Підсилювач «Stonecold» 200 Вт / 4 Ом

1. Стабілітрони були встановлені в подільники баз транзисторів емітерний повторювач (ЕП), утвореного VT1...
2. Налаштування
3. Ще раз перевірте нуль на виході. Налаштування завершено!

Наши партнеры ArtmMisto

Основні переваги:

1. Приголомшливе, зібране і детальне звучання
2. Проникливий вокал, що створює враження спілкування з виконавцем
3. Найвища термостабільність навіть при роботі на повну потужність. Вихідні транзистори працюють в класі В, тому не схильні до саморазогрева.
4. Потужність до 200 Вт при простотою і ДУЖЕ дешевої реалізації.

Початок цієї історії поклало прочитання публікації і її обговорення на протязі більше року на форумах Vlab і Ussr Hi-Fi. З тих пір стало очевидно, що без оригіналу статті, з якого і була скомпільована, подальше удосконалення підсилювача Гумеля перетвориться в витягування гланд через ... ну ви мене зрозуміли. Статтю цю вдалося знайти. Нижче наведено скан оригіналу і зроблений мною переклад.

Базовий принцип підсилювача з струмовим керуванням був вперше описаний в «електорату» (див. Електори №8 і 21). Якщо коротко підсумувати, його схема використовує ефект чотирьох пасивних компонентів (моста) R2, R3, L і C, показаних на рис.1, завдяки якому нелінійна характеристика вихідного каскаду стає не важлива. Таким чином, стало можливим використання вихідного каскаду класу В (тобто зміщення на базах вихідних транзисторів нижче потенціалу відсічення, тому їх струм спокою дорівнює нулю) з усіма його перевагами і без властивих йому недоліків (перехідні спотворення) в даній конструкції.

Схема, показана на рис.2 функціонально реалізує принцип струмового управління, описаний вище. Якщо вірити автору, даний УМЗЧ дозволяє отримати 100 Вт при роботі на 4 Ом навантаження, при цьому Кг на частоті 1 кГц заявлений 0,006% при потужності 60 Вт. Якщо є обладнання, що дозволяє зробити точні вимірювання Кг, C3 може бути замінений на змінний конденсатор ємністю 22 пФ, і останній налаштований по мінімуму спотворень.

Схема також містить нововведення у вигляді еквівалентної навантаження (R9).

Вихідний каскад управляється (через транзистори Т2 і Т5) транзисторами Т1 і Т4, включеними послідовно в позитивні і негативні плечі харчування ОУ відповідно. Це також покращує швидкість наростання ОУ 741 (мається на увазі LM741 і клони). Якщо, проте, застосовується більш швидкісний ОУ (наприклад, LF357), то номінали R4 і R7 повинні бути змінені для забезпечення такого струму спокою ОУ, щоб вихідні транзистори залишалися закритими.

Грем Шмідт (Німеччина)

Не дивлячись на те, що сама ідея в своєму розвитку, безсумнівно, дозволяє отримати високі параметри при мізерних схемотехнических і грошових витратах, елементарна база, застосована Шмідтом, без сумніву, відстала від дня сьогоднішнього. Сьогодні стали доступні високоточні ОУ з вражаючим швидкодією і швидкістю наростання, потужні малошумливі транзистори, майже не потребують підбору в пари, високочастотні діоди з низьким порогом відкриття і недорогі стабілітрони, точність напруги яких не гірше часток відсотка і слабо залежить від температури. Більш того, зараз ці компоненти порівняно дешеві й доступні.

На підставі цих фактів, безперервних експериментів і пошуків, зміни схем і плат, було отримано оптимальне поєднання номіналів і параметрів пристрою, схема якого наведена нижче:

ОУ. Був обраний поширений TL071 як музичний, швидкісний ОУ з малим напругою зміщення, що дуже критично в даній схемі, тому що без C 1 даний УМЗЧ може працювати, фактично, як підсилювач постійного струму, оскільки не містить ємності в ланцюзі ООС. Кращим TL071, з побували в моїх руках, був ОУ виробництва Texas Instruments®. Зсув на виході без калібрування становила трохи більше 3 мВ. Для нормальної роботи УМЗЧ необхідно, щоб зміщення на виході не перевищувало 30 мВ. Але, оскільки дістати ОУ елітних фірм, таких як TI (Texas Instruments®), NS (National Semiconductors®) і AD (Analogue Devices®), з малим напругою зміщення не завжди вдається, на платі передбачено місце для установки підлаштування резистора (номінал береться з даташіта) формату CA-6V або аналогічного.

Можливі заміни (від найбільш бажаних до найменш):

Елітні ОУ Burr-Brown і т.п., TL071 виробництва "низьких" брендів типу ST, КР544УД2А, КР544УД1, КР140УД608, КР574 і т.п.

Заміна ОУ спричинить за собою і зміну параметрів ВОНС і місцевих ООС. Ємність C 2 встановлена для того, щоб компенсувати падіння посилення зі збільшенням частоти для ОУ 741. Для TL071 ця нерівномірність проявляється далеко за межами звукового діапазону, а тому не потребує корекції. Одним з форумчан Vlab цей конденсатор був взагалі виключений. Я ж пропоную установку ємності порядку 500 - 1000 пФ для стабільності схеми і джампер JP 1, який дозволяє відключити цю корекцію.

Стабілітрони були встановлені в подільники баз транзисторів емітерний повторювач (ЕП), утвореного VT1 і VT2. Разом з резисторами R5 і R6 потужністю 0,5 Вт стабілітрони утворюють параметричні стабілізатори, що дозволяють змінювати харчування УМЗЧ в широких межах, не перераховуючи резистивних подільників. Для найкращого результату стабілітрони бажано підібрати парами по напрузі стабілізації в межах 12 - 13 В, але обов'язково однакові. Напруга 15 В неприпустимо, тому що тоді ОУ в даній схемі може вийти з ладу або піти у вкрай нелінійний режим.

У моїй конструкції використані 1N4742A, як варіант BZX55C12 або вітчизняні, але вони вимагають підбору, тому що розкид у них більше.

Діоди також відповідають сучасним тенденціям. Разом з резисторами R 15 і R 16 діоди D 1 і D 2 виконують функції термостабілізації передвихідного (VT 3, VT 4) каскаду, а також запобігають протікання струму спокою через транзистори вихідного (VT 5, VT 6) каскаду навіть при значному прогріванні пристрою.

Захисні діоди D 3 і D 4 передбачені 1N4007, однак встановлюються вони тільки в разі, якщо в вихідних супер-Бетті транзисторах відсутні вбудовані. У моєму випадку, в TIP142 / 147 ці діоди є. При установці транзисторів типу 2SC5200,2SA1943 діоди D 1, D 2 повинні бути германієві імпульсні типу Д311 або малопотужні діоди Шотки, важливо, щоб падіння напруги на прямому переході діода було 0,25 - 0,3 В.

Діоди D 6 і D 7, включені в прямому зміщенні, в комбінації з конденсаторами С4..С7 перешкоджають проникненню наведень в каскад харчування ОУ, що виникають у зв'язку з великим споживанням вихідного каскаду на високій потужності.

Транзистори. Вихідний каскад був залишений без змін, його характеристика не має значення. В ЕП були встановлені популярні високочастотні транзистори BC546 / 556. У емітерний ланцюга передвихідного каскаду були включені обмежують резистори R 15, R 16, що допомагають стабілізувати струм спокою. Крім того, за напругою на цих резисторах зручно вимірювати струм спокою. Його величина - 20 мА. Т.ч. напруга на резисторах має бути 15 * 0,02 = 0,3 В.

Транзистори передвихідного каскаду підбиралися за звучанням. Всі розглянуті варіанти звучали по СЧ і ВЧ приблизно однаково, проте TIP31C / 32C виробництва Fairchild Semiconductors® (Бійтеся підробок !!!) дали не тільки відмінну вокальну картину і детальність, а й найбільш зібраний і щільний бас. З метою термостабильности, крім вищеописаних заходів, VT 3 і VT 4 рознесені на різні кінці плати і встановлені кожен на окремий невеликий пластинчастий тепловідвід з площею поверхні близько 30 см2.

Резистори C1-4 (вуглецеві) або МЛТ (метало плівкові). Все, крім зазначених окремо, на 0,125 - 0,25 Вт.

Конденсатори С12, С3 - К10-17б; С1, С4, С6, С8, С10 - К73-17; С2 - К73-9.

Решта - електроліти, краще відомих японських фірм - Rubycon, Mitsumi, Matsushita (Panasonic), Samsung, Sanyo, Jamicon.

Налаштування

Налаштування здійснюється відключеними транзисторами вихідного каскаду. VT 5 і VT 6 впаюються в останню чергу.

Котушка виконана на оправці d = 7 мм у два шари і містить 9 + 7 витків мідного дроту діаметром 0,8 мм в лакової або епоксидної ізоляції. Просякнута клеєм "Момент" або парафіном для жорсткості. Від точності і якості котушки багато в чому залежить кінцевий результат.

Балансування. Для перевірки спочатку встановіть R 7 і R 8 по 180 Ом. Підключіть живлення підсилювача через потужні дротяні резистори (не менше 5 Вт) опором приблизно по 50 - 100 Ом кожний. Це дозволить уникнути можливих пробоїв, перегріву, перевантаження БП і інших проблем. На передвихідні транзистори встановлюються пластинчасті тепловідвід. Вхід накоротко замикаємо на землю.

Тепер подаємо харчування підсилювача і вимірюємо постійну напругу на його виході. Якщо воно менше 30 мВ, то вам пощастило і ОУ калібрувати не треба. В іншому випадку в плату встановлюється підлаштування резистор і з його допомогою на виході встановлюється нульова напруга. Номінал і схема включення підлаштування резистора вибираються виходячи з технічної документації на мікросхему.

Струм спокою передвихідного каскаду 20 мА. Встановлюється підбором резисторів R7, R8 до отримання на резисторах R15, R16 напруги 300 мВ. Всі ці резистори повинні бути підібрані в пари з максимально можливою точністю. Почніть з опору 180 Ом. Для різних ОУ і транзисторів номінали можуть змінюватися від 180 до 330 Ом. Чим більше опір резисторів R7, R8, тим вище струм спокою передвихідного каскаду.

Тепер встановіть вихідні транзистори. Вони кріпляться на тепловідвід площею близько 300 см2 через слюду з термопастою на гвинтах з ізолюючими втулками. Ще раз перевірте струм спокою.

Баланс моста. Цей пункт виконується тільки при наявності осцилографа і генератора (можна з комп'ютера). Необхідно подати на вхід 15-20 кГц синусоїду. Спочатку виставити невеликий рівень і подивитися на ділянку поблизу осі. Якщо на ньому помітні "прогини" синусоїди, то настройка потрібна. Для цього замість С3 встановлюється підлаштування конденсатор приблизно на 30 пФ. Його зміною домагаються зникнення ділянки "недокомпенсації".

Ще раз перевірте нуль на виході. Налаштування завершено!

Друкована плата виконана з одностороннього фольгованого текстоліту товщиною 1,5 мм. Розмір плати 90х60 мм. Нижче дані розкладка елементів і малюнок друкованої плати для лазерно-прасувальну технології (ЛУТ). C 5 і C 7 встановлюються під платою з боку фольги. D 6 і D 7 - вертикально.

Параметри правильно налаштованого підсилювача:

Коефіцієнт посилення по напрузі До u: 20,5

Напруга живлення U піт: ± 15 - ± 45 В

Номінальна потужність P при (Uпит ± 30 В / 4 Ом): 100 Вт

Максимальна потужність Pmax (Uпит ± 45 В / 4 Ом): 200 Вт

Чутливість по входу U вх: 1В

Сумарний коеф-т всіх видів спотворень при P = 60 Вт 4 Ом, Kd: 0,006%

Струм спокою підсилювача Ixx: 20 - 30 мА

Струм спокою вихідного каскаду: 0 мА

Смуга відтворених частот за рівнем -3 дБ: 5 - 100000 Гц

Звучання на даний момент перевершує всі почуте мною. А саме: Quad 405 (Hungary), SAR Whisper, TDA7294 доведення схеми, TDA2050, TDA2050 Ітун, LM1875, LM1875 Ітун, LM3886, LM3886 доведення схеми, LM3886 інвертуйте включення, RRR У-7101 Hi-Fi тюнінг, Кумир 35У-102с тюнінг .

Більш того, на думку багатьох, що чули Stonecold, його звучання впевнено випереджає всі промислові імпортні апарати до $ 800 і багато хто після. Відмінні риси - дуже розгорнута, прониклива подача вокального матеріалу, проте без нав'язливості і "вереску", характерного для багатьох підсилювачів (враження, ніби виконавець співає саме для Вас, а не в простір). Детальне опрацювання швидких групових пасажів, зібраний, пружний бас. Чи не занадто глибокий, але більш точний, ніж у багатьох. Якщо Ви любите бас, накочує хвилями, потужний і обволікає, але менш динамічний - поставте на вихід підсилювача компліментарну пару 2SA1943 / 2SC5200. Високі частоти - сріблясті, без свисту і зривів. Детальні, завдяки досить малому рівню Інтермодуляції. Наприклад, в композиції "Away from Me" Evanescence звук крапель дощу, що вдаряються об метал, легко відрізнити від тих, що падають на землю. В абсолютній більшості вищевказаних підсилювачів, звук дощу просто зливається в загальну кашу.

І ще, його просто приємно слухати годинами, він не втомлює. Він просто дарує вам музику. ... До зустрічі, в нову свідомість.

Друкована плата

література:

1. Гумеля Е. Якість і схемотехніка УМЗЧ - Радіо №9 1985р.
2. Schmidt G. Current Dumping Amplifier

Дякую всім, хто брав участь в долі проекту. Окреме спасибі Шабаліну Леоніду, що підтримав мене і зробив свій внесок у створення даного матеріалу.

Автор: Лішманов Микола aka Lincor , (Москва)

2005

Lincor _ nobox @ inbox. ru