Однотактный умзч на полевых транзисторах: Усилители мощности на полевых транзисторах – Однотактный УМЗЧ на полевых транзисторах

Усилитель с полевыми транзисторами на выходе

Появилась промышленная печатная плата, см. в конце.

Описание этого усилителя длинное. На самом деле это правильно. Если хотите краткости, то вот вам: это отличный усилитель. Все! Всякие там словесные выкрутасы про мощный упругий бас, чувственную середину и прозрачные верха оставим рекламщикам. Но вот если вы хотите понимать, что вы делаете… Знать как усилитель работает, что можно от него получить, как подстроить его для своих нужд и как добиться от него максимум звука, то нужен подробный рассказ. И разобравшись с усилителем, вы увидите, что мои слова о высоком качестве звучания не рекламное вранье (как иногда бывает), а результат хорошо обдуманной конструкции, грамотного изготовления и правильного питания. И сможете сами добиться такого же отличного звука в вашем усилителе, сделанном под ваши требования.

В некоторых кругах меня считают апологетом микросхемы TDA7294. Действительно, на ней можно сделать простой и весьма неплохой усилитель. А что делать, если нужна выходная мощность побольше? Или качество повыше? В таком случае можно сделать вот этот усилитель.

Описываемый усилитель имеет высокие параметры качества и отличное звучание. Он может быть рекомендован для построения высококачественных звуковоспроизводящих систем. В усилителе можно регулировать выходное сопротивление в пределах от нуля до нескольких десятков ом. Это позволяет улучшить качество звучания акустических систем и делает его идеальным для использования с сабвуферами конструкции «закрытый ящик»: повышенное выходное сопротивление позволяет повысить уровень нижних частот и снизить нижнюю граничную частоту сабвуфера. Иногда повышенное выходное сопротивление воспринимается как «мягкий ламповый звук».

Этот усилитель уже работает у меня совместно с сабвуфером. На момент написания этой статьи усилитель проработал 8 месяцев.

Основные параметры усилителя. Встречается мнение, что параметры не нужны, но это глупости. Я планирую написать статью на эту тему, а пока привожу основные параметры усилителя и кратенько их охарактеризую.

ПараметрЗначение
Коэффициент усиления30
Диапазон рабочих частот по уровню -3 дБ7 Гц … 80 кГц
Завал АЧХ на частотах 20 Гц и 20 кГц не более, дБ0,5
Максимальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом, Вт150
Максимальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом, Вт120
Коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности 60 Вт на частоте 1 кГц, %не более 0,005
Коэффициент интермодуляционных искажений измеренных по методу SMPTE на частотах 60 Гц и 7 кГц при соотношении амплитуд 4:1 (при выходной мощности 60 Вт)не более 0,005
Коэффициент интермодуляционных искажений измеренных на частотах 18 и 19 кГц при соотношении амплитуд 1:1 (при выходной мощности 60 Вт)не более 0,005
Скорость нарастания выходного напряжения, В/мксне менее 15
Выходное сопротивление, Ом0…20

Коэффициент усиления. Ку задается глубиной ООС. Если он слишком мал, усилитель будет «тихим». При очень большом Ку глубина ООС мала и растут искажения. Ку = 30 – самый подходящий вариант. У этого усилителя не следует делать Ку меньше 20, т.к. усилитель может потерять устойчивость.

Завал АЧХ на крайних частотах звукового диапазона меньше, чем разрешающая способность слуха на этих частотах. Т.е. спада уровня сигнала не услышит никто.

Максимальная выходная мощность зависит от блока питания, поэтому в реальности она может быть меньше. Числа, указанные в таблице – это максимум, что можно выжать из усилителя. Для помещения не более 60 м2 такой мощности вполне хватит.

Коэффициенты искажений показывают величину искажений. По определению, искажения – это отличия того, что получаем на выходе от того, что подаем на вход. Разница практически нулевая (раз в 10 меньше разрешающей способности слуха), так что мы услышим только тот звук, который подали на вход, и никакой отсебятины. Разные тесты позволяют оценить работу усилителя с разных сторон. Про искажения в усилителях я тоже планирую написать специальную статью.

Что касается диапазона частот и скорости нарастания выходного напряжения. Очень часто эти цифры используются в рекламных целях – чем больше, тем лучше. До потери здравого смысла. Например, вы покупаете автомобиль. И вам предлагают два варианта. У одного автомобиля максимальная скорость 220 км/ч, у другого – 520 км/ч. Разумеется, вы выберете второй – ведь он быстрее, не так ли? Или все же задумаетесь, а нужна ли такая максимальная скорость? То же самое и со скоростными параметрами усилителя. Ограничение усиления на низких частотах исключает перегрузку громкоговорителя инфразвуком (если он образуется, например, при проигрывании коробленых грампластинок). Да и для людей инфразвук вреден. Ограничение АЧХ на ВЧ во-первых снизит проникновение возможных помех. Во вторых, есть связь между верхней граничной частотой и скоростью нарастания выходного напряжения. Если верхняя граница частотного диапазона ограничена, то при разумной скорости нарастания динамические искажения (которые могут появиться вследствие применения ООС) вообще не возникнут! Те самые, которыми пугают потребителей – в этом усилителе их вообще не будет! Благодаря ограничению частотного диапазона.

И еще один важный момент. Существует по крайней мере два способа измерения скорости нарастания выходного напряжения усилителя:

1. На вход подаем прямоугольный сигнал огромной амплитуды, так, что все транзисторы работают на пределе своих возможностей. Естественно, что все транзисторы выходят из режимов работы и никакие обратные связи при этом не действуют. Этот метод измерения дает очень красивые рекламные цифры, поэтому его часто используют.

2. На вход усилителя подают сигнал с разумными параметрами и режимы работы транзисторов в усилителе сохраняются. Такой способ измерения дает значения в несколько раз меньше, чем первый, но он соответствует реальной работе усилителя в реальных условиях с реальным сигналом. То есть усилитель работает и сигнал воспроизводится. Это примерно как техническая и реальная скорострельность у пулемета. Я в этом усилителе скорость нарастания измерял именно этим, вторым способом.

Принципиальная схема усилителя показана на рисунке 1. Схема построена по топологии Лина. Входной дифференциальный каскад на транзисторах VT3 и VT4 для получения максимального усиления, симметрии и скорости нарастания выходного напряжения нагружен на токовое зеркало VT1 и VT2. Резисторы R5 и R6 в эмиттерах увеличивают линейность каскада и его перегрузочную способность, а также снижают влияние разброса параметров транзисторов. Источник тока VT5, VT6 (по сравнению с резистором, который иногда применяют в этом месте) снижает уровень интермодуляционных искажений. Эмиттерный повторитель VT7 повышает усиление. Транзистор VT9 служит для автоматического уменьшения тока покоя выходных транзисторов VT11, VT12 при повышении их температуры. Резистор R16 регулирует ток покоя выходного каскада.

Рис. 1. Схема усилителя с полевыми транзисторами.

Повышенное выходное сопротивление создается комбинированной отрицательной обратной связью (ООС) – и по напряжению и по току. ООС по напряжению снимается с выхода усилителя и через резистор R20 подается на его инвертирующий вход. ООС по току снимается с резистора – датчика тока R27 и подается на инвертирующий вход через резистор R21. Несколько необычное включение цепи R9C4 используется, чтобы обеспечить нулевое постоянное напряжение на нагрузке при использовании ООС по току.

Тут надо сказать одну важную вещь. Для получения повышенного выходного сопротивления в усилителе совместно с ООС по напряжению всегда используют ООС по току. То есть одновременно действуют две разные цепи отрицательной обратной связи. Это ЕДИНСТВЕННЫЙ способ получить повышенное выходное сопротивление. А названий у этого способа много: каждый называет по-своему. Я такую обратную связь называю комбинированной, кто-то называет гибридной, а кто-то “бешеной” (Mad Feedback – очень круто звучащее рекламное название). Но разницы между всеми этими системами нет никакой. Всякая разница в звуке будет зависеть в основном от конструкции усилителя. И от той величины выходного сопротивления, которую вы установите. Так что этот усилитель = ТОСник = Mad Feedback ~ ИТУН. Если честно, то разница между усилителями все-таки есть. Для этого моего усилителя (и усилителя с регулируемым выходным сопротивлением на микросхеме TDA7294 / TDA7293) выходное сопротивление можно точно рассчитать. 

Вообще все параметры моих усилителей, зависящие от цепей ООС, да и сами цепи ООС не приблизительно, а точно рассчитываются по программе, написанной специально для этого.

Цепь R1С2 является фильтром, подавляющим возможные высокочастотные помехи. Не будьте идеалистами, ВЧ помехи в усилитель обязательно пролезут, и этот фильтр – последний бастион на их пути. Значение емкости конденсатора С2 указано для случая, если на входе усилителя установлен регулятор громкости. Если же этот усилитель подключен к предусилителю (и регулятор громкости установлен в предусилителе), то емкость С2 надо увеличить в 2 раза.

Конденсатор С7 выполняет сразу несколько функций, каждая из которых очень полезна:

1. Он “ускоряет” работу ООС.

2. Он ограничивает верхнюю рабочую частоту усилителя. То есть усилитель усиливает до 80 кГц не потому, что его схема или детали плохие и медленные. Без конденсатора С7 верхняя граничная частота усилителя составляет примерно 1200 кГц. То есть, усилитель сам по себе является быстрым, но он включен по схеме фильтра, так, что на высоких частотах глубина ООС увеличивается, и усиление уменьшается. Это снижает искажения на высоких частотах и избавляет усилитель от динамических искажений.

Но в таком применении конденсатора есть ряд опасностей, поэтому я не могу рекомендовать его для абсолютно всех усилителей. Зато абсолютно точно известно, что в моем усилителе это конденсатор полезен.

Внешний вид экспериментального образца усилителя показан на рис.2.

Рис. 2.

На фотографии видно, что резистор R15 имеет другое значение, а резистор R26 немного подгорел. Это я экспериментировал и измерял параметры. При подаче сигнала частотой 10…20 кГц и мощностью 60 Вт в нагрузке, R26 подгорает. Но в реальном сигнале такого большого напряжения на высоких частотах не бывает.

Для измерения искажений использовалась звуковая карта EMU0404 и программа SpectraPLUS. Поэтому измеренные уровни искажений на самом деле соответствуют системе звуковая карта + усилитель. На рис. 3 показана амплитудно-частотная характеристика суммарного коэффициента гармоник усилителя. По горизонтали на ней откладывается значение частоты тестового тона, на которой измерялся уровень искажений. При измерениях использовался режим с разрядностью ЦАП/АЦП 24 бита и частотой дискретизации 192 кГц. Т.е. возникающие при измерениях гармоники учитывались в диапазоне вплоть до 90 кГц (что очень важно для правильного определения величины Кг на высоких частотах).

Рис. 3.

Очень часто для того, чтобы получить красивые рекламные цифры, измеряют только те гармоники, частота которых попадает в диапазон от 20 Гц до 20 кГц. При этом пишут «честно»: Кг в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Но имеют в виду не то, что тестовый сигнал лежит в этом диапазоне, а что учитываются только те гармоники, которые попали в этот диапазон. Поэтому при измерении Кг на частоте 10 кГц (когда подают тестовый сигнал частотой 10 кГц, и смотрят гармоники, имеющие частоты 20, 30, 40, 50 кГц и т.д.), то учитывают только вторую гармонику, равную 20 кГц, и все. Она маленькая, и рекламные цифры получаются хорошие. В моих измерениях при частоте тестового сигнала 10 кГц в результаты попали первые 9 гармоник (в реальности их столько и не было – усилитель очень линеен даже на высоких частотах). При частоте тестового сигнала 16 кГц в результаты попали первые 5 гармоник (а вот их практически столько и было). А при измерении на частоте 20 кГц – первые 4 гармоники. Это вполне честно, т.к. гармоника, имеющая наибольшую амплитуду третья, и она была измерена точно на всех частотах.

Рост искажений на высоких частотах обусловлен в основном снижением глубины ООС с ростом частоты. Вторая из основных причин – рост искажений входного каскада из-за повышения его выходного напряжения, которое в свою очередь вызвано снижением усиления каскада усиления напряжения на транзисторе VT8. Как видно, коэффициент гармоник даже на высоких частотах имеет небольшую величину.

На рис. 4 показан спектр искажений на частоте 1 кГц. Как видно, в нем присутствуют только первые три гармоники, остальные ниже порога измерений (измерения проводились при разрядности 24 бита, так что все значения выше -120 дБ верные). Такой узкий спектр искажений хорошо сказывается на качестве звучания, в результате в усилителе полностью отсутствует неприятный «транзисторный звук».

Рис. 4.

На рис. 5 показан спектр интермодуляционных искажений, измеренных на частотах 18 и 19 кГц при соотношении амплитуд 1:1. Это один из наиболее жестких тестов, позволяющих оценить линейность усилителя на высоких частотах, где глубина ООС существенно снижается. Тест позволяет выявить нелинейность и/или плохие высокочастотные свойства исходного усилителя. Как видно из рис. 5, разностная частота 1 кГц имеет исчезающе малую величину, что говорит о высокой линейности усилителя. Количество «боковых частот», отличающихся от тестовых на величину 1 кГц также невелико и их амплитуды маленькие. Это говорит о том, что спектр искажений остается узким («мягким») даже на высоких частотах.

Рис. 5.

Все измерения искажений проводились при выходной мощности 60 Вт на нагрузке 6 Ом при питании усилителя от штатного блока питания. Здесь тоже бывают манипуляции для получения красивых рекламных цифр. Иногда на выход вообще не подключают нагрузку (пишут: при выходном напряжении, соответствующем такой-то выходной мощности). Иногда питают усилитель от специального стабилизированного источника. Мои измерения соответствуют работе усилителя в реальных условиях.

Результаты измерений показывают, что по уровню искажений данный усилитель не только не уступает многим дорогим и именитым промышленным моделям, но и превосходит их. Для более наглядного сравнения описываемого усилителя с этими дорогими, на рис. 6 показана зависимость коэффициента гармоник на частоте 1 кГц и нагрузке 4 ома от выходной мощности для 80-ти ваттного варианта блока питания. Это важный момент: не надо забывать, что максимальная выходная мощность усилителя (да и вся его работа) определяется источником питания. Про него рассказ впереди.

Рис. 6.

Хочу обратить ваше внимание вот на что. Во многих дорогих усилителях при уменьшении выходной мощности искажения растут. Это следствие работы выходного каскада в экономичных режимах. Или следствия экономии в конструкции. Или из-за использования «цифровых» усилителей. В любом случае, рост искажений при снижении выходной мощности – это не хорошо. В данном усилителе такой рост искажений отсутствует: искажения остаются низкими при любой выходной мощности, не превышающей максимальную, и растут только при перегрузке.

Величину выходного сопротивления усилителя при данных значениях номиналов элементов цепей ООС можно регулировать одним только резистором R21. Регулировочная зависимость Rвых от R21 показана на рис. 7. Для получения больших значений выходного сопротивления следует воспользоваться программой расчета комбинированной ООС. Но обычно выходное сопротивление не требуется больше чем 8 Ом, для улучшения работы колонок и сабвуфера хватает сопротивления 2…6 Ом. Если повышение выходного сопротивления не требуется, то резистор R21 из схемы исключается, а резистор R27 заменяется проволочной перемычкой. Тогда усилитель работает как “обычный” с низким выходным сопротивлением (доли ома) и высоким коэффициентом демпфирования.

Рис. 7.

Конструкция и детали. Усилитель собран на печатной плате. Зелеными линиями на рис.8 показаны отрезки медного провода сечением 1,5 мм2, припаянные на печатный проводник для уменьшения его сопротивления. На самом деле я проверил вариант и без них – все отлично работает, и параметры усилителя не ухудшились (потому что разводка правильная). Но все же для большего душевного спокойствия можно их припаять. Толщина провода не так уж и важна. Главное – его симметричное расположение вверх-вниз на рисунке относительно отверстия в плате для подключения «земли».

Рис. 8.

Конденсатор С7 напаян на выводы резистора R20. Все резисторы, кроме указанных на схеме, имеют мощность 0,125 или 0,25 Вт. Если усилитель используется в стерео или многоканальном варианте, то желательно использовать резисторы, входящие в цепь ООС (R9, R20, R21), высокой точности, не хуже 1%. Либо подобрать их с одинаковым сопротивлением для всех каналов. Иначе усиление каналов может немного различаться. Резисторы R24, R25, R27 проволочные.

Конденсаторы С2, С3, С7 керамические с ТКЕ группы NP0 (такие конденсаторы линейные и не вносят искажений). При использовании усилителя совместно с сабвуфером номиналы некоторых конденсаторов лучше изменить как указано на схеме. С1, С10 – пленочные на напряжение не менее 63 вольт. Конденсаторы С8 и С11 могут быть как пленочные, так и керамические на напряжение 63 вольта. Учитывайте, что с пленочными конденсаторами не ошибешься – на меньшее напряжение их не выпускают, а керамические могут оказаться низковольтными и их пробьет. Если доступны малогабаритные конденсаторы, например фирмы EPCOS, то емкость С8 и С11 желательно увеличить до 1 мкФ. Конденсаторы С4, С5, С6, С9, С12 любые качественные. В качестве С4 можно использовать полярный электролитический конденсатор. При этом желательно измерить полярность постоянной составляющей на выходе усилителя после сборки и перепаять конденсатор С4 в соответствии с этой полярностью. В процессе работы конденсаторы не нагреваются, так что выгоднее использовать конденсаторы с допустимой температурой 85 градусов – их свойства немного лучше.

Максимальное допустимое напряжение конденсаторов С5, С6, С8, С9, С11, С12 должно быть по крайней мере на 10% больше напряжения источника питания на холостом ходу.

Если очень хочется, то в качестве С5 и С6 можно использовать конденсаторы 470 мкФ, а в качестве С9 и С12 конденсаторы 2200 мкФ. Но это практически ничего не улучшит (кроме чувства удовлетворения). А вот конденсаторы типа Low ERS или Low Impedance в качестве С9 и С12 очень бы подошли (в усилителе, параметры которого приведены здесь, использовались “обычные” конденсаторы Jamicon).

Конденсатор С1 задает частоту среза на низких частотах. С величиной емкости, указанной на схеме, нижняя частота среза равна 7 Гц. Если ваши громкоговорители плохо воспроизводят очень низкие частоты, то есть шанс перегрузить громкоговорители низкими частотами. В этом случае целесообразно повысить нижнюю граничную частоту усилителя, согласовав ее с возможностями колонок. Чтобы избежать перегрузки громкоговорителей низкими частотами, и не потерять бас, нижняя частота среза усилителя должна быть примерно в 2…3 раза ниже нижней рабочей частоты колонок. Конденсатор С1 емкостью 0,47 мкФ обеспечит частоту среза, равную 10 Гц; С1 = 0,33 мкФ – частоту среза 14 Гц; С1 = 0,22 мкФ – частоту среза 22 Гц.

Транзисторы 2N5551/2N5401 можно заменить на 2CS2240/2SA970. Транзисторы 2SA1930/2SC5171 на 2SA1358/2SC3421, либо (что несколько хуже) на 2SB649/2SD669. Транзистор VT9 – любой с проводимостью типа n-p-n в изолированном корпусе ТО-126. В качестве выходных можно использовать транзисторы IRFP240/IRFP9240. А вот популярные транзисторы 2SJ162/2SK1058 фирмы Hitachi лучше не использовать – их параметры хуже. Если же решите их использовать, обратите внимание, что у них другая цоколевка.

Выходные транзисторы размещаются на радиаторах с эффективной площадью не менее 700 см2 на каждый транзистор. Транзисторы изолируются от радиатора при помощи слюды или специальных теплопроводящих пленок. Для улучшения теплоотвода необходимо использовать термопасту (которой смазывается и промежуток транзистор-прокладка, и промежуток прокладка-радиатор).

Усилитель является сравнительно высокочастотным устройством, поэтому для снижения возможных помех рекомендуется использовать на всех кабелях (входных, акустических и питания) ферритовые шайбы. На выводы выходных транзисторов я попробовал устанавливать ферритовые кольца – это не дало никакого результата. А вот ферриты на кабелях – это хорошее решение. Ферритовая шайба – одно из немногих устройств, которое ничего не ухудшит. А вот улучшить может, т.к. высокочастотные помехи от радиоустройств пытаются проникнуть в усилитель абсолютно через все кабели, даже через акустические.

Напряжение питания усилителя ограничивается допустимыми напряжениями его элементов и не должно превышать ±55 вольт. При замене конденсаторов в цепи питания (С5, С6, С8, С9, С11, С12) на конденсаторы с допустимым напряжением 80 вольт, напряжение питания можно увеличить до ±65 вольт. При этом должны быть использованы транзисторы тех типов, что указаны на схеме. И увеличена площадь радиаторов. Однако подобное повышение напряжения питания не рекомендуется, особенно при работе на низкоомную нагрузку (6 ом и меньше).

Налаживание правильно собранного усилителя заключается в установке резистором R16 тока покоя выходных транзисторов в пределах 230…250 мА. После прогрева на холостом ходу ток покоя необходимо подкорректировать. Ток покоя определяется по величине напряжения между истоками выходных транзисторов. Такая величина тока покоя может показаться слишком большой, но установлено, что повышение тока покоя до такой величины по сравнению с “обычными стандартными” значениями снижает искажения выходных транзисторов в несколько раз и заметно сокращает спектр этих искажений.

Важную роль в работе усилителя играет его источник питания. Он же определяет такие параметры усилителя, как максимальная выходная мощность, перегрузочная способность, уровень фона и даже величина искажений.

Схем блоков питания много, и я периодически об этом пишу. В этом усилителе я применил схему, показанную на на рис. 9. Конденсатор С1 подавляет импульсные помехи, поступающие из сети. Лучше в этом месте использовать специальный помехоподавляющий конденсатор емкостью 0,1…0,15 мкФ на напряжение 275…310 вольт переменного тока, но такие конденсаторы более дефицитны (но доступны в интернет-магазинах). Резисторы R1 и R2 служат для разряда конденсаторов фильтра при выключении питания. Для выпрямления используется либо готовый диодный мост, либо отдельные диоды. Хорошие результаты дает применение в выпрямителе диодов Шоттки. Максимальное допустимое обратное напряжение на диодах должно быть не менее 150…200 вольт, максимальный прямой ток зависит от выходной мощности усилителя и числа его каналов.

Рис. 9.

Для сабвуфера и стереоусилителя с выходной мощностью не более 80 Вт максимальный прямой ток диодов не должен быть меньше 10 ампер (например, мосты типа RS1003-RS1007 или КВРС1002-КВРС1010). При большей выходной мощности и/или большем числе каналов усиления выпрямительные диоды должны быть рассчитаны на прямой ток не менее 20 ампер. Например, мосты КВРС4002-КВРС4010, КВРС5002-КВРС5010 или диоды Шоттки 20CPQ150, 30CPQ150 с параллельным включением обоих диодов в корпусе. В этом случае рекомендуется увеличить суммарную емкость конденсаторов фильтра до 30000 мкФ на плечо. Гнаться за какими-нибудь экзотическими конденсаторами не нужно, подойдут и обычные. Также не имеет смысла ставить массив конденсаторов. Если попадутся конденсаторы Low ESR, то они будут работать чуть лучше, чем обычные. Но будет гораздо полезнее установить такие конденсаторы на плату усилителя, где нет влияния длинных соединительных проводов.

Для дальнейшего уменьшения импульсных помех, приходящих из сети, можно каждый из диодов зашунтировать конденсатором 0,01 мкФ на напряжение не менее 100 В.

Для выбора необходимой габаритной мощности трансформатора и напряжения на его вторичных обмотках в зависимости от требуемой максимальной выходной мощности усилителя можно воспользоваться программой расчета источника питания. А можно графиками на рис. 10. Черными линиями показаны графики минимальной мощности трансформатора. Сплошная линия соответствует стерео усилителю, пунктирная – сабвуферу. Цветные линии – напряжение на каждой из вторичных обмоток. Для стерео варианта усилителя в график на рис. 10 нужно подставлять требуемую максимальную выходную мощность одного канала. Данный график предназначен для определения мощности силового трансформатора усилителя, предназначенного для воспроизведения записанной музыки (с магнитофона, компакт-диска, виниловой грампластинки и т. п.). Для питания усилителя, предназначенного для исполнения музыки, например, в составе рок-группы, рисунком пользоваться нельзя.

Рис. 10.

Может показаться странным тот факт, что мощность трансформатора стереоусилителя меньше его удвоенной выходной мощности. Здесь имеется ввиду минимальная мощность трансформатора, достаточная для нормальной работы усилителя. Дело с том, что пикфактор звуковых сигналов составляет 12…16 дБ, поэтому максимальная выходная мощность усилителя достигается сравнительно редко и на короткое время. Значит средняя выходная мощность, а следовательно, и потребляемый от блока питания ток, получаются в несколько раз меньше максимальной. Поэтому и средняя мощность, потребляемая от трансформатора в несколько раз меньше максимальной. Трансформатор рассчитан на эту среднюю выходную мощность плюс кратковременные пики максимальной мощности, причем с некоторым запасом. Можно использовать трансформатор с габаритной мощностью больше, чем показано на рис. 10, но превышать эту мощность более чем в два раза смысла уже нет.

Подключение платы усилителя к остальной части усилителя (блоку питания, предусилителю, регулятору громкости и проч.) надо делать по правилам, тогда получите максимум качества звучания.

Усилитель не содержит схемы защиты акустических систем, поэтому для защиты АС от постоянного напряжения можно использовать одну из распространенных схем. Свой вариант схемы я выложу позже – тот, который я использовал, заточен под этот усилитель, а я хочу сделать его достаточно универсальным, чтобы подходил для всех.

Промышленно изготовленные платы для этого усилителя можно купить.

Для скачивания:

Схема усилителя и расположение деталей на плате

Печатная плата в формате Sprint Layout

15.04.2017

Предварительный усилитель на полевом транзисторе


Данное устройство позволяет подключить динамический микрофон, электрогитару и прочие источники сигнала с высоким выходным сопротивлением к звуковой карте компьютера. Устройство не вносит частотных искажений в звуковом диапазоне частот, а также искажений, связанных с нелинейностью усилительного прибора, поскольку построена по схеме истокового повторителя.

Иными словами, если вас хоть немного заботит качество записываемого звука, у вас неплохая звуковая карта и дорогой микрофон, то это устройство – то, что вам необходимо.

Немного о схеме. Устройство начинает работать, если в разъем J1 вставляется моно-джэк, или, если по-научному, штекер диаметром 6,35 мм (1/4 дюйма). При этом через джек минусовой контакт батареи питания замыкается на минус питания и устройство начинает работу. Также вторым контактом этого штекера входной сигнал подается на резистор R1, обеспечивающий высокое входное сопротивление устройства. Конденсатор C2 производит частотную корректировку, обрезая частоты выше звукового диапазона. Резисторы R2-R4 обеспечивают необходимое смещение на затворе полевого транзистора.


В данной конструкции применен полевой транзистор КП303 с индексом Е. При использовании транзистора с другим индексом возможно придется уменьшить номиналы резисторов R3 и R4. Резистор R5 является нагрузкой усилительного каскада, с него звуковой сигнал снимается конденсатором C5 и через резистор R7 подается на вход звуковой карты компьютера.

Диод VD1 в схеме выполняет функцию защиты от дурака от случайной переполюсовки, поскольку конструктивные особенности разъема батареи «Крона» не исключают такой возможности. Диод лучше применить германиевый, поскольку падение напряжения на нем будет меньше. Но это совершенно не критично, его можно заменить любым маломощным кремниевым диодом, например КД521, КД522, 1N4148 и т.п.

Устройство собирается на плате из однослойнофольгированного текстолита размерами 47х26мм. Трассировка платы в программе Dip Trace будет приведена ниже. Но можно обойтись и без изготовления платы, а собрать все на универсальной монтажной плате (это та, которая с кучей дырочек) такого же размера.



Корпус устройства изготавливается из однослойного текстолита для полного экранирования усилителя.

Размеры его деталей следующие:
- боковые стенки 60х50 мм – 2 штуки
- передняя стенка 50х30 мм – 1 штука
- задняя стенка 46х30 мм – 1 штука. Размер 46 миллиметров не критичен, может варьироваться от 50 мм до 35 мм. Все зависит от того, как вы хотите устанавливать батарею питания.
- нижняя и промежуточная стенки 55х30 мм

Стенки корпуса спаиваются между собой припоем. Фольга на всех стенках должна оказаться внутри корпуса. Старайтесь не перегревать текстолит, поскольку фольга может легко отслоиться.

Первым делом спаиваются между собой все стенки, кроме задней. Затем просверливаются отверстия для разъема джэка диаметром 10 мм, отверстие для проводов питания, где-то 3 мм в диаметре и такое же в задней стенке для экранированного провода с миниджэком.

Также в месте крепления задней стенки припаивается скоба из толстой медной проволоки, в которую будет вставляться низ задней стенки.

После этого нужно будет приклеить разъем для «Кроны». Кстати, его можно взять из уже отработавшей кроны, как я всегда и делаю. Клеится этот разъем термоклеем к задней стороне передней стенки. Важно чтобы ни один из контактов разъема не касался фольги корпуса.



После этого к схеме подпаиваются провода питания и третий провод, связывающий фольгу корпуса и «землю» схемы. Также припаивается экранированный выходной провод, схема устанавливается в корпус и задняя стенка запаивается вверху по бокам.

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Симметричный УНЧ на полевых транзисторах IRF: 0jihad0 — LiveJournal


Промышленные модели неизменны многие десятилетия и при том бестолковы, хотя последнее время дело вроде пошло на поправку. Речь не о электролитах,  тороидальности трансформаторов и прочих дилетантских бреднях, есть определённые функциональные недостатки.

Во-первых это опасно высокое напряжение на выходе для наушников и полное отсутствие какой либо их защиты. Если случайно установить громкость выше допустимого они просто горят, проверено.

Во вторых,  регулятор громкости общий,  приходится перед включением или отключением акустики его крутить.

Сами наушники не отключаемы, и если у них хорошая чувствительность есть хороший шанс познакомиться в ночи с участковым полицаем, включённую акустику можно и не заметить.

Неоправданно высокая чувствительность около 100мв, при том что выходное напряжение стандартных компонентов 1 -  2В. Перегруз на 10 часов рег. громкости это просто замечательно, особенно когда горят наушники.

Нулевая ремонтопригодность при низкой надёжности. Если отходит кнопка, а в моём DENON PMA 700AE это началось через пару лет, легче продать и забыть как страшный сон.
Эти недостатки должны быть устранены.

В качестве основы УМ выбрана зеркально симметричная схема. Её преимущества: ноль на выходе без балансировки, отсутствие переходного процесса на выходе, что позволило отказаться от коммутации выхода. Как показала практика искажения почему-то  сильно зависят от качества контакта.
 Симметричный УНЧ на полевых транзисторах IRF
Других серьёзных преимуществ схема не имеет, хотя нередко используется в топовых моделях, но это скорее из-за красивой симметричности.

Цепочка c25r97 ограничивает ВЧ на входе. Устойчивость усилителя и стабилизация переходной характеристики достигается коррекцией конденсаторами с35 с43.

Полевые транзисторы применены исключительно из-за дешевизны. К гармоник с ними получется несколько меньше чем на биполярных из-за более высокого К передачи с разомкнутой ОС, но заметно растет с частотой, чего с человеческими транзисторами не наблюдается. Есть мнение, что с полевиками выходное напряжение меньше из-за большого напряжения исток-затвор, не подтвердилось, на биполярных при больших токах падение ещё больше.

На вч происходит перезаряд затворной ёмкости на пиках сигнала, но применение биполярного предоконечного повторителя ничего не даёт. Искажения снижаются резисторами в затворах, и конденсаторами в эмиттерных цепях УН, увеличивающих петлевое усиление на вч.

R123 замыкает петлю ОС без выходных транзисторов и нужен для пуско-наладочных целей.

Заметное снижение искажений дало отделение питания предоконечных каскадов при помощи диодов vd1vd2. Применение вместо них сопротивлений 100 ом бесполезно.

Основные технические характеристики:
Выходная мощность на 6 Ом при Кг не более 10%------------------ 55 Вт
К гармоник при Uвых 5.5В, 1000Гц, 5 Ом, не более--------------- 0.03 %
Максимальное входное напряжение---------------------------------1,8В
Выходное напряжение на 6 Ом------------------------------------ 18.5 В

Шумы измерить невозможно, но они довольно малы, субъективно не хуже чем у лучших промышленных образцов. УМ практически бесшумен.

Помехи с частотой сети отлично компенсируются и чрезвычайно малы.

 Симметричный УНЧ на полевых транзисторах IRF

Достоверно измерить параметры говеным кодеком ALC662 не выходит, поэтому измерения производились с телефоном самсунг галакси в качестве источника, удивительно, но это дало  лучшие результаты, хотя на спектрограммах в основном его гармоники. Так или иначе нужно мерять на нормальной аппаратуре, что пока невозможно.
Предварительные результаты
http://0jihad0.livejournal.com/3344.html
ТТХ сняты при токе покоя 75мА. Увеличение тока покоя выше 200мА снижает искажения на порядок, но требует большого радиатора. Практического смысла не имеет.

Меандр 28 КГЦ, размах 15В. Предварительный с фильтром радиопидараса + УМ.
2017-01-28 10.33.45.jpg

Схема

 Симметричный УНЧ на полевых транзисторах IRF

Для защиты от радиопидараса US6IUP применён фильтр r8c3.

Предварительный усилитель на ОУ работает на высоких выходных напряжениях до 10В для получения минимальных искажений. Он же усилитель для наушников. Раздельные регуляторы громкости установлены на выходе. Регулятор для наушников группы А, других и нет. Громкость группы В. 50к тоже потому, что других нет. Резистивный делитель на входе УМ сильно снижает шорохи регулятора, замыкает вход для получения минимальных шумов, и позволяет отказаться от экранированных кабелей.

УНЧ на полевых транзисторах
С выходов УМ и УП сигнал поступает на узел защиты от постоянного напряжения и перегрузки. Развязывающие сопротивления должны быть разными, на случай пробоя противоположных плеч, но тогда тоже не было, а сейчас лень.  Порог по переменному напряжению определяется постоянной времени r87c24 а по постоянному Ку оу da7 и не превышает 0.5В. Логика реализована на vt25vt26. Последний нормально открыт, реле к1 включено.Отрицательное напряжение с оу закрывает vt26, а положительное открывает vt25, который закрывает vt26, реле обесточивается, усилитель отключается от сети. Включение невозможно до разряда с24.

Триггерная защита от любых токовых перегрузок реализована на vt10.11.21.22.Так как скорость работы такой защиты очевидно не велика, она изначально предполагалась только по положительному полупериоду, но показала высокую эффективность, неоднократно спасая последние пары транзисторов, после чего была дополнена тем что было под рукой.

Все реле питаются от отдельного выпрямителя, нагруженного r75 для быстрого разряда ёмкости при отключении.

Коммутатор выполнен на  триггере dd1, и в дежурном режиме должен питаться от литиевой батарейки, но оказалось что заряда танталового с29 достаточно, чтобы поддерживать уровни втечение суток, батарея не используется. Для исключения потребления тока в дежурном режиме ключи выполнены на полевых транзисторах.
УНЧ на полевых транзисторах

Конструктивно усилитель выполнен ввиде моноблока в стандартном польском корпусе.  Доступ к любой детали возможен без распайки. Малогабаритные радиаторы вынесены наружу, что в несколько раз уменьшает необходимую площадь, хотя, конечно, маловаты, максимальный разогрев 65град. Радиаторы соединены с корпусом через r99, таким образом реализуется "вонючая сигнализация" при замыкании транзистора на радиатор.

Катушки выполнены соединительным кабелем на оправках 5мм по 15 витков.

Витые трансы ТП и ТС всем хороши, кроме того что они гудят, из-за чего использовать их в более-менее приличной технике нельзя. Но если нет выбора то можно. Побороть гул удалось установкой на "амортизаторы" из какой-то вспененной резины из советских запасов, может полиуретана, толщиной 20мм. Современного аналога не встречал, ближе всего белая теплоизоляция от трубок кондиционеров, но она тоже сминается, а значит не годится.

платы:
http://edisk.ukr.net/get/373609927/%D0%B1%D0%BF.lay6
http://edisk.ukr.net/get/373609932/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB.lay6
схема:
http://edisk.ukr.net/get/374508122/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C.spl7

УНЧ на полевых транзисторах

Схема УНЧ на полевых транзисторах

Попробуем заставить транзисторы запеть тёплым ламповым хором.

Автор: Перенесу сюда схему усилителя с предыдущей страницы.

Схема УНЧ на полевых транзисторах
Рис.1

При указанном питании максимальная выходная мощность УМЗЧ, ограниченная 1%-ми нелинейных искажений, составляет: 20Вт на 4-омной нагрузке, 16Вт - на 6-омной, 14Вт - на 8-омной при стоковых токах выходных транзисторов 1,2А.

Если усилитель предполагается использовать только с 6 или 8-омной акустикой, то ток покоя транзисторов целесообразно снизить до 1,1А в первом случае и до 1А - во втором. У меня под рукой оказались 6-омные колонки, поэтому дальнейшее описание буду проводить исходя из этого.

Для интересующихся приведу зависимость коэффициента нелинейных искажений от выходной мощности усилителя:
0,5Вт - 0,01%, 1Вт - 0,02%, 2Вт - 0,03%, 4Вт - 0,05%, 8Вт - 0,12%, 12Вт-0,4%, 16Вт - 1%.
Параметры эти можно существенно улучшить простым повышением напряжения питания схемы. Надо это Вам или нет, каждый решает сам, ведь при увеличении напряжения питания пропорционально увеличивается и мощность, рассеиваемая на теплоотводах транзисторов. Тем не менее, приведу эту же зависимость при 50-ти вольтовом источнике питания и 6-омной нагрузке:
0,5Вт - 0,01%, 1Вт - 0,015%, 2Вт - 0,02%, 4Вт - 0,04%, 8Вт - 0,08%, 12Вт-0,2%, 16Вт - 0,3%.
Максимальная выходная мощность усилителя, ограниченная 1% - 28Вт.

Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ: 10Гц - 150кГц.

Теперь по схеме.
Выходной каскад выполнен на мощных комплементарных транзисторах Т2, Т3, включённых по схеме с ОИ. Такое построение, в отличие от схемы с ОС позволяет не только обеспечить усиление сигнала по току, но и по напряжению. За счёт этого, размах выходного напряжения усилителя может достигать значений, практически равных напряжению питания усилителя.
Общий коэффициент усиления каскада - около 2,1 по напряжению. Такое значение было вымученно экспериментально, как компромисс между приемлемым уровнем нелинейных искажений и нежеланием предъявлять серьёзных требований к предыдущему каскаду.

Достаточно высокие значения сопротивлений истоковых резисторов R18 и R19 выбраны из соображений максимальной температурной стабильности выходного каскада, работающего в режиме А, а значит при высоких токах транзисторов, не зависящих от уровня входного сигнала.

Подстроечный резистор R12 отвечает за напряжение на затворе Т3, а значит и общий ток покоя выходных транзисторов.
Резисторы R10, R16 образуют обратную связь по постоянному току, полезную для стабилизации напряжения средней точки выходных транзисторов.

Ну и наконец, ОС по переменному току через R8+RвыхТ1, R11 устаканивает коэффициент усиления выходного каскада на уровне 6,5дБ и подводит черту под местными обратными связями нашего оконечника.

Ввиду невысокого коэффициента усиления выходного каскада, для получения приемлемой чувствительности усилителя (в пределах 1В) необходим драйвер, т.е. усилительный каскад, обладающий коэффициентом усиления - около 7. С его функцией замечательно справился такой же мощный полевик Т1, включённый по канонам лампового жанра по схеме с общим истоком (катодом) и работающий при значительном токе покоя. Не один менее мощный транзистор на его месте не смог обеспечить уровень искажений, сопоставимый с IRFP140.
При настройке схемы может потребоваться подбор резистора R2 для установки напряжения на стоке транзистора Т1, равным 14,2В.
Корпус транзистора Т1 следует снабдить небольшим радиатором.

Ну, что ещё скажешь - всё предельно просто, как и должно быть в настоящей ламповой схемотехнике.

Оппонент: Почти везде ставят RC фильтры на выходах усилителей, и на радиолюбительских и на заводских. Я так понимаю, они нужны для ограничения полосы выходного сигнала.

Автор: А шланг у противогаза нужен для того, чтобы при взрыве башка далеко не улетала.

Не выпучивайся, это аллегория. Бедолага Отто Юлия Цобель, перевернулся бы в гробу, а может даже и выпрыгнул оттуда, узнав, что цепь, придуманная им в муках творчества для компенсации реактивного сопротивления динамиков, будет трактоваться нерадивыми Оппонентами как фильтр для ограничения полосы выходного сигнала.

Необходимость применения корректирующей цепочки Цобеля зависит и от типа усилителя и от типа нагрузки. Многие усилители вообще не могут устойчиво работать без этой цепи при любом раскладе.
В нашем случае, ввиду отсутствия глубоких отрицательных обратных связей, схема сохраняет высокую устойчивость при работе с широким диапазоном видов нагрузок. Хотя, теоретически, при высокой добротности динамика, через сток-истоковые ёмкости выходных транзисторов может организоваться положительная ОС, которая и приведёт-таки к потере устойчивости нашей устойчивой схемы.
В идеале, нужно стремиться избегать каких-либо корректирующих цепей, но в любом случае после полной отладки схемы с эквивалентом нагрузки, нелишним будет подключить к усилителю реальный громкоговоритель, ткнуться в него осциллографом и, подав на вход усилителя 1кГц сигнал, при выходной мощности близкой к максимальной пронаблюдать на приборе идеальную синусоиду. Если на пиках синусоидального сигнала поселилась посторонняя рябь, можете смело обращаться к наследию Цобеля или Буше, ничего страшного.

Теперь, что касается настройки. Она проста, но есть моменты, на которые надо обратить серьёзное внимание.

АХТУНГ №1 !!! R18 и R19 должны быть мощностью не менее 2 вт. Не используйте проволочные резисторы, а то вместо мощного НЧ усилителя, получите мощный ВЧ генератор. И не стоит размышлять о том, что проволочный резистор непременно должен внешне отличаться от непроволочного. Я специально указал на схеме 1-омные резисторы, поскольку непроволочные резисторы меньшего номинала найти достаточно сложно.

АХТУНГ №2 !!! Если не хотите отправить Ваши мощные транзисторы к праотцам электроники Ому и Амперу, не торопитесь их подпаивать к плате. То, что они обязаны заботливо покоиться на радиаторе, я думаю понятно не только ёжику.
После того, как схема будет спаяна, установите центральные выводы подстроечных резисторов R10 и R12 в нижнее по схеме положение. Очень желательно, чтобы они были многооборотными. Подключите питание и вольтметром проверьте напряжения на центральном выводе R12 - оно должно быть равно 0v.

А вот теперь можно подпаивать транзисторы и приступать к настройке схемы.

Подключаем амперметр между шиной питания и стоками выходных транзисторов. Не торопясь, вдумчиво покручивая R12, устанавливаем ток стока транзистора Т3, равный 1,1А.
Отключаем амперметр. Мысленно поднимаем тост за успех мероприятия.

На этот раз берём вольтметр и подключаем его между шиной питания и все теми же стоками транзисторов. Уже не так вдумчиво крутим подстроечный резистор R10 до тех пор, пока прибор не начнёт показывать значение, равное половине напряжения питания.
Отключаем вольтметр. Поднимаем второй тост за успех мероприятия и радиолюбительское братство.

Усомнившись в окончательности результата, подключаем амперметр в разрыв цепи питания и убеждаемся в том, что через транзисторы течёт все тот же 1,1А. Если показания все же незначительно отличаются, резистором R12 возвращаем значение тока в родные пенаты.
Повторяем манипуляции с вольтметром и R10.

Не выключая питания, трогаем пальцем радиатор с транзисторами. Матерясь и рассматривая волдырь на пальце, делаем вывод, что произошла роковая ошибка, и радиатор, который казался достаточно большим для 20 ваттного усилителя, вообще не справляется с возложенным на него высоким доверием.

Достаём из холодильника недопитую в выходные бутылку водки, наливаем рюмаху и выпиваем её залпом и без тоста. Обзывая себя куском идиота, северным оленем и грёбаным упырём, заказываем в интернете нормальный радиатор, предварительно рассчитанный по формуле из умной книжки. И не забываем - мощность, выделяемая в виде тепла на обоих транзисторах = Iпокоя*Еп.

Если мы прошли все эти этапы, а в шкафу завалялся низкочастотный генератор с размахом выходного напряжения +-1,5В, подключаем его на вход нашего усилителя, на выход сажаем эквивалент нагрузки и умилённо наблюдаем на экране осциллографа - то чистую синусоиду, то мягкое и симметричное ограничение выходного сигнала, в зависимости от уровня поступающего на вход сигнала.

Всё! Теперь со спокойной совестью можем выпить и закусить и даже вспомнить какой-нибудь тост из грузинского фольклора.
Вот такой мой сказ.

Оппонент: А темброблок для настоящего High End не нужен!

Автор: А это мы обсудим на следующей странице.

Схема УНЧ на полевых транзисторах Схема УНЧ на полевых транзисторах

 

Схема предварительного гитарного усилителя на полевых транзисторах

Эффекты distortion, overdrive и канал чистый звук с радикально ламповым
звучанием.

Как ни крути, но классические модели гитарных ламповых усилителей, по мнению значительной части профессиональной публики - до сих пор являются эталоном звучания. В отличие от транзисторных (solid state) устройств, они дают наиболее качественный и "тёплый" гитарный звук и представляют собой один из тех редких случаев, когда современные технологии так и не смогли превзойти безупречную классику жанра.
Причём, в серьёзных моделях усилителей и комбиков предусмотрен весьма немалый запас усиления, что позволяет получать перегруз в лучших традициях лампового звучания без использования внешних металлоконструкций типа: Overdrive и Distortion.
Что касается недостатков, то они понятны и ёжику - это высокая цена и недетские массогабариты.

А можно ли заполучить подобный "ламповый" гитарный звук от полупроводникового устройства?
Можно, но для это надо сильно постараться, и достоверно понять: а за счёт чего, собственно, лампа в гитарном усилителе звучит "по ламповому"?
По большому счёту - статья, посвящённая схеме легенды лампового звука "Marshall JCM900", опубликованная нами (с подробным описанием и диаграммами) на странице (ссылка на страницу), и имела главную цель - ознакомить заинтересованную аудиторию с процессом формирования динамических процессов изделия как на чистом звуке, так и в режимах distortion/overdrive. Поэтому, поимев на странице по ссылке некоторую долю познаний, можно наморщить мозг и озвучить предварительные соображения:

1. Вольт-амперные характеристики вакуумных приборов играют значительную, но не принципиальную роль в формировании спектральной составляющей исходящего звука. Непринципиальную - ввиду того, что те же полевые транзисторы имеют достаточно близкие ВАХ и умеют выдавать чистый звук, спектрально приближённый к ламповому.
2. А вот, огромный динамический диапазон ламповых каскадов, присущий им за счёт высоких напряжений анодного напряжения - это собака, зарытая в сути первопричины пресловутого лампового звучания гитарного усилителя. И особенно это проявляется в режимах перегруза distortion/overdrive!
О чём это я?
А о том, что если мы вдумаемся в схему, приведённую по ссылке, то увидим, что первый каскад - это линейный усилитель, третий - тоже, а четвёртый - и вовсе повторитель напряжения. Т.е. всё формирование перегруза происходит во втором каскаде и диодном ограничителе, выполненном по достаточно нетрадиционной схеме.
А если ещё там же пройтись по диаграммам выходного сигнала, то можно отчётливо увидеть, что практически при любых положениях регуляторов усиления - ограничение сигнала происходит в достаточно мягкой форме, кроме, пожалуй, самых крайних положений, что на практике приводит к появлению некоторого количества песка в звучании инструмента.

Переходим к сути задачи:
Схема транзисторного аналога лампового гитарного усилителя должна быть выполнена на полевиках, являющихся твердотельными аналогами вакуумных приборов.
Напряжение питания усилителя должно быть максимально высоким.
А поскольку увеличить его до 250...300 В нам едва ли удастся - придётся увеличивать количество усилительных каскадов, причём ограничение сигнала в каждом из них должно происходить в предельно мягкой форме.

Итак, подведём итоги! Главной целью сегодняшнего мероприятия является получение динамических характеристик нашего усилителя, максимально приближенных к ламповым аналогам, при бережном сохранении форм АЧХ, графики которых также были приведены на странице по вышеуказанной ссылке.

А понадобится нам для этого:
– голова с идеей - 1 шт,
– ухо без признаков заложенности - минимум 1 шт,
– гитарка, желательно со струнами - 1 шт,
– руки парные из правильного места - ровно две.
Разные деталюшки.... Ну и схема электрическая принципиальная - также окажется в хозяйстве совсем не лишней.

Distortion и overdrive на полевых транзисторах Рис. 1

Схема выполнена на полевых транзисторах 2SK117 с нормированным коэффициентом шума, что обеспечивает ей отличные шумовые характеристики.

Первый каскад (Т1) представляет собой усилитель, выполненный по схеме с общим истоком. В его функции входит не только усиление входного сигнала на 18...19 дБ, но и некоторое обогащение его спектра частотами чётных (в основном 2-ой) гармоник, что особенно ощутимо при звучании чистой (неперегруженной) гитары, либо при низком уровне перегруза.
Интегрирующая цепочка R4, С4 предотвращает пролезание и последующее усиление радиочастотных помех.

Далее сигнал поступает на истоковый повторитель (Т2), к выходу которого подключён канал чистого звука, а так же переменный резистор R9, являющийся регулятором уровня усиления канала перегруза.
Диодный ограничитель (D1-D4) совместно с резисторами R11-R13 осуществляет очень мягкое ограничение поступающего на него сигнала, фиксируя его максимальную амплитуду на уровне ~ 2 В.

Следующие два одинаковых каскада на транзисторах Т3, Т5 с такими же диодными ограничителями на выходе имеют усиление по напряжению ~ по 20...21 дБ каждый.
Помимо прочего, сток транзистора Т5 является выходом канала с низким уровнем перегруза, который условно можно назвать - "overdrive".

Ну и последний каскад, замыкающий процесс шлифовки гитарного звука, выполнен на транзисторе Т6. Он усиливает сигнал, поступающий с последнего диодного ограничителя, и посредством мягкого однотактного ограничения подводит черту под динамической и частотной обработкой сигнала.
Кстати, нелишне будет отметить, что за форму АЧХ усилителя отвечают, в той или иной степени, практически все неэлектролитические конденсаторы, приведённые на схеме.
Переключателями S1 и S3 осуществляется корректировка частотной характеристики усилителя по аналогии с маршаловским агрегатом, но, в отличие от него, не исключена возможность производить эти манипуляции при любом уровне усиления.

Истоковый повторитель (Т4) собирает все сигналы, поступающие с переключателей S2 и S4 режимов усиления сигнала, и передаёт их на трёхполосный регулятор тембра, выполненный в строгом соответствии со схемой, находящейся в чреве усилителя "Marshall JCM900".

С описанием работы схемы - пожалуй, всё. А смотреть диаграммы выходных напряжений, графики АЧХ, а также описывать процесс настройки схемы будем уже на следующей странице.

Distortion и overdrive на полевых транзисторах

 

Author:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о