Простой усилитель «Torchibas» (100 Вт/4 Ом)

Параметры усилителя:

 

Выходная мощность на нагрузке 4 Ом, не менее: 100 Вт

Полоса пропускания: 10 – 400000 Гц

Скорость нарастания: 60 В/мкс

Искажения: – не к ночи будут упомянуты, но весьма малы

 

Однажды попытался измерить стандартными путями. Г3-102 на 1 кГц давал порядка 0,02%. После усилителя получилось 0,005%. Очевидно весьма широкий спектр гармоник генератора фильтровался выше 20 кГц входной цепочкой R1C2, а своих искажений усилитель практически не добавлял. Вот и получил, что получил. За неимением Брюль&Кьеровских спектроанализаторов решил тему закрыть и объявить параметры достаточными, как это успешно делает Роллс-Ройс.

ум Torchibas ldsound_ru

 

Схема

 

Вначале хрестоматийный дифкаскад (Т1,Т2) с хрестоматийным же генератором тока (Т3). Ничего необычного. Частота среза (С3R4) выбрана слегка за 20 кГц, благо хорошие частотные свойства следующих каскадов это позволяют. Усилитель напряжения (Т4) дополнен эмиттерным повторителем (Т5). Насколько это улучшает частотные свойства, можете убедиться сами, сравнив осциллограммы крутых фронтов с ним и без него. Полоса пропускания усилителя (в разумных пределах) практически линейно зависит от тока через этот каскад. Так что, хотите иметь полмегагерца – задавайте ток не менее 20 мА, что и сделано. Поэтому Т5 и Т6, рассеивающие каждый около 1 Вт, крепите на радиаторах. Достаточно простейших, пластинчатых по 10 см2. Следующая особенность – С5, С6. Дело в том, что емкость коллектор-база Т7 и Т8 при работе на больших амплитудах гуляет где-то от 10 до 100 пФ, так же гуляет вслед за сигналом частота среза. Это не полезно. 200 пФ, включенных параллельно база-коллекторному переходу заведомо ухудшает частотные свойства каскада на малых амплитудах, но стабилизирует частоту среза, а благодаря большому току предыдущего каскада она остается достаточно высокой (порядка 400 кГц). Начальный ток этих транзисторов с помощью D3-D5, R11 и R12 выбран порядка 20 мА. Это много, но это правильно. Сравнительно большой ток плюс низкие номиналы R11 и R12 при запертых оконечных транзисторах на малых амплитудах сигнала позволяет не прерываться общей обратной связи, что делает ненаблюдаемыми искажения типа «ступенька» что на 20, что на 100 кГц. Опять же, 20 Ом в базовых цепях Т9 и Т10 позволяют быстро рассасываться базовым зарядам, и даже на больших уровнях ВЧ-сигнала сквозной ток перестает быть угрозой. Естественно, для этих транзисторов нужны радиаторы аналогичные предыдущим. База-эмиттерные напряжения Т9 и Т10 выбраны порядка 20 Ом*20 мА=400 мВ, т.е. за 200-300 мВ до начала отпирания, что радикальным образом решает проблему термостабилизации начального тока. Нет тока – нет проблемы. Это также повышает общий к.п.д. усилителя. На громкостях, когда у усилителя Audiolab 8000S (заявленная выходная мощность 60 Вт) через 15-20 мин срабатывала тепловая защита, данный усилитель работал, особо не перегреваясь.

 

Детали

 

D1D5 – КД521 или любые им подобные.

Т1, Т2 – КТ3102А, желательно отобрать с близкими коэффициентами усиления и напряжениями база-эмиттер, хотя это и не критично.

Т3 – КТ817Г без особых претензий. Почему КТ817, а не КТ815? Потому, что 817-е у нас, в отличие от 815-х, умеют делать. Их можно ставить куда угодно без отбора, а у 815-х встречаются партии с аномально низким пробивным напряжением коллектор-эмиттер.

Т4 – КТ3107И, КТ3108, КТ313. И его надо отобрать по пробивному напряжению. Закоротите базу с эмиттером и подайте относительно них на коллектор отрицательные 200 В через резистор 100-200 кОм. Измерьте высокоомным вольтметром или осциллографом напряжение коллектор-эмиттер. Желательно получить не менее 120 В. Меньше 90 В – прямой путь к выгоранию усилителя.

Т5, Т6 – КТ602 с любой буквой без отбора и это, пожалуй, лучший выбор для данного каскада.

В фазоинверторе Т7 и Т8 в пару к приличному КТ817Г (Т7) вместо полагающегося КТ816 (опять безобразное исполнение) включен КТ639Е, Ж (Т8). Его тоже желательно отобрать по пробивному напряжению не менее 120 В. Для полноты счастья можно отобрать эту парочку еще и по коэффициентам усиления не менее 50, но среди 90% из любой партии они  и так заведомо лучше.

Т9 – КТ864, Т10 – КТ865 – очень достойная пара. Можно с некоторым (не фатальным) ухудшением частотных параметров применить нашу классику – КТ819Г, КТ818Г в пластмассе или в металле в зависимости от желаемой выходной мощности. Кстати, снижение питающих напряжений в 2-3 раза при пропорциональном уменьшении R8 не влияет на параметры усилителя за исключением, естественно, максимальной выходной мощности, которая снижается приблизительно пропорционально квадрату снижения напряжения питания.

С1 – лучше металлопленочный типа К10-17 или ему подобный.

С4 – лучший выбор – неполярный BlackGate, но 10$ за конденсатор – не для всех удачная покупка, так что ставьте советские неполярные электролиты. Если найдете. Если не найдете – тогда Ваш выбор – К50-16 плюсом на землю, напряжение желательно не менее 50 В. Все равно будет работать.

L1 мотается обмоточным проводом 0,6 – 0,8 мм диаметром на двухваттном R17 в один слой, но, если длина Ваших колоночных проводов меньше 1 км, можете вообще отказаться от этой (L1,R17) цепочки.

 

Сборка

 

Уместны все стандартные требования, предъявляемые к монтажу ВЧ устройств. Четыре «земляных» точки – не прихоть, а жестокая необходимость. Каждую из них тяните отдельным проводом к средней точке конденсаторов фильтра питания. Туда же придет и нижний провод нагрузки. Попытка объединения на печатной плате упомянутых четырех «земель» и соединение их с блоком питания одним проводом как правило приводит к неустранимому ВЧ свисту. Питать в стереоварианте каждый усилитель от своего блока питания, конечно, хорошо, но слишком роскошно. Достаточно иметь на каждый канал свой двухполярный мост с парой конденсаторов не менее 4700 мкФ х 50 В, двухполярной обмотки на трансформаторе достаточно одной. Такой вариант дает развязку по питанию лучше 60 дБ, что для HiFi более чем достаточно.

 

Включение

 

Первое включение желательно проводить без нагрузки, включив в + и – питающие провода по двухваттному резистору Ом на 50. Если при сборке допущена ошибка – пусть лучше сгорят они. Если сразу не сгорели – смотрим постоянную составляющую на выходе. Должно быть не более 15 мВ. Если больше – скорее всего проблема в неподобранности транзисторов дифкаскада. Можно слегка поварьировать R4, добиваясь минимума сдвига. Далее контролируем напряжения на базах выходных транзисторов. Должны быть: +400 мВ для Т9 и –400 мВ для Т10. 50 мВ туда-сюда роли не играют. Затем подаем на вход синус 1-10 кГц и плавно увеличиваем, контролируя осциллографом амплитуду на выходе вплоть до ограничения. При правильной сборке ни свиста, ни присвиста, ни на одном участке синусоиды во всем диапазоне амплитуд быть не должно. Если это так, убирайте резисторы в питании и проверяйте все то же самое на эквиваленте нагрузки. Если усилитель не свистит и не выгорает – подключайте колонки и слушайте музыку.

Печатная плата и еще немного информации по данному усилителю в архиве.

 

Автор: Ковпак Александр Александрович

1 комментарий: Простой усилитель «Torchibas» (100 Вт/4 Ом)

  1. михаил пишет:

    Во-первых, спасибо автору – Шушурину – за схему
    Во- вторых, при заявленных автором СТАТЬИ режимах., на малых мощностях УНЧ будет работать в режиме А, поэтому в низкий К.Н.И. почему-то совсем не верится. Даже если до открывания вых. тр-ров искажения будут малы, сам ПРОЦЕСС их открывания внесёт свою лепту в увеличение К.Н.И. А что там слышно по поводу тепловых искажений на НЧ? Ведь ток КУН (Т5) именно из-за них рекомендуется НЕ БОЛЕЕ 10мА. В-третьих, схема позиционируется как простая. ,Однако начинающие любители не знают, что на четырёх омах она может выдать до двухсот ватт при +\-42В, что требует очень солидных радиаторов, и установки диодов как можно ближе к вых. транзисторам, а предвыходные транзисторы для термостабилизации рекомендуют ставить на вых. радиаторы. А если ставить на отдельные радиаторы, стоит увеличить их площадь хотя бы до 25-30 кв.см., иначе их тепловой режим будет очень напряжённым. Кстати, они могли “лететь” у автора именно из-за этого, из-за выхода из ОБР, а не из-за брака. Для 100 Вт\4Ом вполне достаточно (с запасом) питания +\-32-35В, разумеется, с трансформатором, не дающим большой просадки. Это снизит требования к транзисторам, облегчит их тепловой режим, а отбор транзисторов не понадобится. При использовании более низкочастотных вых. тр-ров, например, кт818\819, стоит r11, r12 заменить одним резистором 40 Ом без подключения к средней точке, а диоды зашунтировать конденсатором не менее 0,1мкФ.Исключение шушуринской подстройки нуля тоже вопрос. Она обойдётся не дороже 15-20 р. на канал, а проблему решит кардинально.
    И наконец: полоса пропускания, “зарезанная” до 20 кГц, может быть, и облегчит борьбу с возбуждением, но искажения на высоких резко подскочат. Серьёзные авторы рекомендуют не менее 100кГц. Кстати, я собирал эту схему “на заре туманной юности”, этак году в 1980, и серьёзных проблем с возбуждением не было, хотя на выходе стояли достаточно высокочастотные транзисторы.
    P.S. Я забыл упомянуть, что, говоря о К.Н.И., я имел в виду и интермодуляционные искажения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *