Гибридный усилитель на латералах

Идея собрать достойно звучащий усилитель на специальных звуковых латералах от Hitachi возникла у меня лет 15 назад. Первые опыты дали обнадеживающий результат: схемы получались простые и звучные.

Но что-то в звуке не устраивало по разным причинам. Первая — повышенное выходное сопротивление выходного повторителя, не охваченного общей ОС, у пары латералов оно в районе 1,5 Ом и не зависит от тока покоя, Вторая причина — входная емкость выходного каскада требует мощной лампы для ее перезаряда, либо применения катодного повторителя на выходе лампового драйвера. Попытки обойтись маломощной лампочкой провалились. Третья причина неудач — некрасивый засоренный спектр отдельно взятого выходного повторителя на полевиках, не охваченного обратной связью. В итоге тема гибридного усилителя утратила ценность и была отложена на будущее.

Однако совсем недавно увидел необычное решение в несложной схемке зарубежного автора (Рис.1) и понял, что в ней удачно решены все перечисленные проблемы.

Рис.1 Исходная идея

Более того, повозившись с этой схемой, мне удалось ее доработать в сторону увеличения мощности переводом выходного каскада в режим АВ вместо исходного А без потери качества звучания. В результате замеров и прослушиваний появилась финальная схема, работающая сегодня у меня и повторенная знакомыми с достойным результатом. Так и появился проект под названием АБ5 (с предыдущими четырьмя можно ознакомиться здесь).

Добавлю, что попытка замены выбранной автором лампы EL84/6П14П множеством других, хороших и очень хороших ламп привела к перекосу ровного и правильного звукового баланса в сторону свистящего звука с подчеркнутыми верхушками, либо жестяного призвука. Смещение сетки выбрано автоматическое RC в сочетании с зеленым светодиодом, как индикатором выхода лампы на рабочий режим (Рис.2).

Рис.2 Схема драйвера

Как видите, каскад на лампе 6П14П/EL84 достаточно прост: лампа включена пентодом с резистивной анодной нагрузкой. Но есть и необычное решение — сигнал обратной связи с выхода транзисторного каскада подаётся в экранную сетку через резистор R6 и конденсатор C2. Благодаря этому удалось снизить выходное сопротивление усилителя с 1,5 до 0,3 Ом. Это даёт коэффициент демпфирования около 27 на 8-омной нагрузке, чего вполне достаточно для большинства акустических систем.

В усилителе драйвер выполнен на отдельной плате для удобства настройки и сборки. Монтаж навесной комбинированный, с опорой на дополнительные пятачки из фольги, вырезанные гравером. Провода от входа к сетке лампы и от её анода ко входу мощника, а также провода цепи ООС можно не экранировать, достаточно их свить часто между собой.

Одновременно с найденной схемой драйвера на тетроде нашел в сети схему под названием Liano Trinity (рис. 3)

Рис.3 Схема Liano Trinity

В ней удачно выполнен узел смещения затворов полевых транзисторов с раздельной регулировкой тока покоя и балансировки нуля, стабильной и без помех от пульсаций питания. Адаптировал эту схему под свои задачи с прекрасным результатом, получилось просто, удобно и надежно.

Но самое главное было впереди. От Александра Петрова из Беларуси получил статью с переводом (Философия дизайна Рэнди Уайта | The Trinity Hybrid), в ней изложены принципы построения усилителей такого рода от автора, Рэнди Уайта, Именно он оказался автором найденных мною схем. И в статье много других схем, под разные задачи.

И что самое важное — впечатления автора от звука его усилителей в точности совпали с впечатлениями о звуке моего гибрида. Редкое сочетание точности и удивительной музыкальности с мощной подачей.

Не скажу, что схема очень простая. Сложнее всего выполнить анодное питание драйверной ламповой части, там высокое анодное напряжение, 250 — 350 вольт. К тому же его необходимо подать плавно, без резкого броска, иначе все это ударит по колонкам с непредсказуемыми последствиями (Рис.4).

Рис. 4. Схема анодного питания

Фильтр анодного питания выполнен на мощном высоковольтном полевом транзисторе с плавным подъемом выходного напряжения. В схеме предусмотрен разрядный резистор для конденсатора, питающего схему выпрямителя.

Усилитель мощности построен на паре комплементарных латералов от Hitachi или Renesas, 2SK1058/2SJ162 (Рис. 5).

Рис. 5. Схема выходного каскада

Радиаторы под выходные каскады желательно взять не менее 500 кв. см на один транзистор. Причин этому две. Увеличение тока покоя в данном варианте схемы с 200 до 300 — 350 мА заметно очищает спектр выходного сигнала. Кроме того, дополнительный нагрев получается на полной мощности из-за высокого внутреннего сопротивления самих мощных транзисторов. Это надо учесть. И еще одна тонкость — монтаж выходных транзисторов, проверенный годами, как простой, удобный и надежный. Они крепятся на радиатор без изолирующих прокладок, винт с лепестком обеспечивает надежный контакт корпуса транзистора и радиатора. При этом радиатор должен быть изолирован от корпуса усилителя. Термостабилизация в схеме отсутствуют, поскольку полевые транзисторы с вертикальным каналом имеют обратную зависимость тока от температуры, т.е. при повышении температуры ток падает.

Для улучшения переходной характеристики имеет смысл конденсатор емкостью 1 — 3 мкФ запаять между выводами стоков выходных транзисторов. Он скомпенсирует индуктивность проводов питания.

Для предохранения колонок от возможных аварий желательно дополнить схему устройством защиты на реле, их множество, все работают без проблем, выбор за вами.

Антизвонные резисторы R7 и R10 в цепи затвора желательно припаять прямо к выводам транзисторов, как показано на фото.

Питание выходного каскада — двухполярное, ±30 вольт со средней точкой (Рис.6).

Рис.6. Схема питания выходного каскада

Резисторы на 1 Ом 1 Вт по плюсу и минусу каждого плеча работают и как фильтрующие, сглаживающие пульсации, как измерительные для выставления и контроля тока покоя, и как защитные при аварии. Можно обойтись предохранителями на 2 А медленными, тип Т, а ток покоя выставлять в разрыв цепи питания без предохранителя.

Усилитель выполнен в виде крепкого макета, способного выдержать дальние перевозки без повреждения (фото в самом начале статьи). Успеха!

Измеренные параметры усилителя:

— выходная мощность 35 Вт (6 ом)

— полная полоса мощности 10 Гц — 100 кГц

— чувствительность 700 мВ

— выходное сопротивление не более 0,5 Ома.

Как это играет

Макет усилителя был испытан в лаборатории нашего журнала. Параметры, приведённые Александром, полностью подтвердились.

Качество звучания оценивалось при воспроизведении фонограмм 38/2 на катушечном аппарате TASCAM BR-20D. Контрольные мониторы непростые — Dynaudio Contour 1.3 с чутьём 86 дБ и провалом импеданса до 3,6 Ома.

Минут через 10 теплоотводы разогрелись так, что их с трудом можно было касаться, но после этого температура стабилизировалась и в течение последующих часов не росла.

С Dynaudio усилитель справился без заметных усилий, для комнаты 25 квадратов его мощности хватило с избытком. НЧ-диффузоры он не пережимал излишним демпфированием, поэтому звучанием немного напомнил ламповый интегральник с катодной обратной связью. Динамика размашистая, вся прелесть фонограмм 38/2 — без компрессии.

Тональный баланс ровный от баса до самого верха, никаких локальных акцентов. Слушается легко, в спектре слегка слышна 6П14П, поэтому звучит АБ5 неутомительно, как ламповый, но при этом одинаково бойко отыгрывает любые жанры. И не вызывает усталости, если слушать долго. Транзисторные усилители с такой комфортной подачей стоят реальных денег. Звучание детальное, слышно всё, причём именно музыку, а не набор звуков. По сравнению с очень приличным ламповым — точнее и тембрально, и по мелким подробностям.

Как поведёт себя проект АБ5 с многополосной акустикой и сложными фильтрами, сказать сложно. Теоретически даже неглубокая ООС должна помочь.

Минусы были замечены нами чисто конструктивные — при повторении проекта радиаторы желательно поставить посолиднее, да и трансформатор лучше заказать тороидальный: тот, что на макете, давал заметную наводку на стоящий рядом фонокорректор.

В целом, даже с учётом дефицитности и дороговизны транзисторов 2SK1058/2SJ162 проект этот повторить стоит, вряд ли он вас разочарует.