Ультралинейный усилитель класса А (расширенная версия)

Давно известен способ уменьшения коэффициента гармонических искажений УНЧ до 0,5-0,1%, заключающийся в том, что оконечный каскад переводится в режим работы класса А при всех значениях напряжения входного сигнала. Недостатками такого пути создания сверхлинейных усилителей являются низкий коэффициент полезного действия усилителей класса А и высокий уровень мощности, рассеиваемой оконечными транзисторами, особенно при работе на малых сигналах. Но при использовании современных транзисторов большой мощности, снабженных надежными теплоотводами, по крайней мере второй из этих недостатков становится несущественным. Усилители мощности класса А имеют и преимущества перед аналогичными усилителями класса АВ и B, которые заключаются в простоте конструкции, a также в постоянстве среднего значении потребляемого тока, что снижает уровень дополнительных гармонических искажений, обусловленных резкими изменениями потребляемого тока при изменениях уровня усиливаемого сигнала. У стереофонических усилителей фирмы «Пайонир» (США) оконечные каскады выполнены по схеме, работающей в режиме класса А и обеспечивающей выходную мощность 160 Вт при коэффициенте гармонических искажений не более 0,01%. На рис. 1 приведена принципиальная схема ультралинейного усилителя мощности низкой частоты, собранного на шести кремниевых транзисторах средней и большой мощности высокой частоты, причем четыре транзистора (T1-Т4) используются непосредственно в усилителе, a два других — в стабилизированном выпрямителе источника питания. Характерной особенностью данного усилители является то, что оконечные транзисторы ТЗ и T4 работают в режиме класса А, т.e. при большом начальном токе эмиттеров, составляющем в зависимости от напряжения источника питания и сопротивления нагрузки 1-2 А. Такой режим работы обеспечивает высокую стабильность работы усилителя как при смене транзисторов, так и при изменении температуры. Другой особенностью усилителя является его способность работать c динамическими головками, имеющими различное сопротивление, от 3 до 16 Ом.

Ультралинейный усилитель класса А-2 ldsound_ru (1)

При этом для обеспечения минимальных искажений сигнала требуется лишь изменить напряжение источника питания и емкость конденсаторов С3, С5, С6. Значения параметров указанных элементов и режимов работы выпрямителя приведены в таблицах 1 и 2.

Ультралинейный усилитель класса А-2 ldsound_ru (2)

Таблица 1

Наладить усилитель несложно. Сначала переменным резистором R10 устанавливается выходное напряжение стабилизированного выпрямителя, равное указанному в таблице 2 значению. Затем переменным резистором R1 добиваются того, чтобы постоянное напряжение на эмиттере транзистора T3 было равно половине напряжении источника питания c погрешностью до ±0,25 B. Далее к входному гнезду Гн1 подключают источник напряжения сигнала (выход согласующего или корректирующего каскада), к выходу усилителя присоединяют динамическую головку соответствующей мощности (не менее 10 Вт) и прослушивают качество звучания.

Ультралинейный усилитель класса А-2 ldsound_ru (3)

Таблица 2

Как показывает практика повторения данного усилителя в нашей стране и за рубежом, оконечные транзисторы T3 и T4 могут иметь существенный разброс параметров. Так, при произвольном размещении оконечных транзисторов c коэффициентом передачи h21Э от 40 до 140, коэффициент гармонических искажений не превышал 0,4%. Когда разброс параметров транзисторов не превышал 10-20%, коэффициент гармонических искажений был не более 0,05-0,1%.


При изготовлении усилителя могут быть использованы следующие детали и узлы:

 

  1. транзисторы Т2, ТЗ, Т4, Т6 типа КТ802 или КТ803, КТ805, КТ903 c любыми буквенными индексами;
  2. транзистор T1 может быть германиевым высоковольтным, например, типа МП20 или МП21, МП41А; транзистор T5 типа КТ801 или КТ602А;
  3. электролитические конденсаторы типа К50-6 или К50-3, ЭГЦ;
  4. постоянные резисторы типа МЛТ-0,5 или МЛТ-1;
  5. переменные резисторы R1 и R10 типа СП, СПО или СПЗ-46 группы А;
  6. трансформатор Тр1 должен быть рассчитан на мощность не менее 40 – 50 Вт;
  7. транзисторы T2, Т3, T4 и Т6 должны иметь эффективные теллоотводы, например, пластинчатой формы размерами Зх100х100 мм каждый;
  8. для транзисторов T2 и T5 размеры пластин можно уменьшить до 2х60х60 мм.

Недостатком данного каскада является склонность усилителя к самовозбуждению на высоких частотах (вплоть до нескольких мегагерц). Основная причина самовозбуждения, как показал анализ, заключается в чрезмерно широкой полосе пропускания усилителя, равной 1 МГц. Поэтому из-за паразитных связей между выходом и входом усилителя и возникает самовозбуждение. Для подавления такого самовозбуждения усилителя предлагается подключать параллельно выходу усилителя в непосредственной близости от эмиттера транзистора T3 и коллектора транзистора T4 корректирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 8 – 10 Ом на мощность 3 – 5 Вт и керамического конденсатора емкостью 0,01 мкФ.

Для реализации больших возможностей данного ультралинейного усилителя необходимо, чтобы предварительные каскады, предшествующие ему, также имели небольшой коэффициент гармонических искажений — не более 0,03-0,05%.

36 комментариев: Ультралинейный усилитель класса А (расширенная версия)

  1. jon_kornev пишет:

    Здравствуйте, подскажите пожалуйста подробнее какие диоды Д1-Д4.

    • DTS пишет:

      Д202, Д242, КД213, her30* любые от 3 ампер и 50 в, но предпочтение тем что с резьбой и есть возможность крепления на радиатор.
      Т6 будет неплохо греться, а С6 надо от 4700 мкФ.
      Т5+Т6 можно заменить одним КТ827.

  2. Наиль пишет:

    Здравствуйте, уточните выходную мощность данного УНЧ.
    Есть-ли возможность получить 20-25 ВТ. на выходе.

  3. Дмитрий пишет:

    Бородатая схема, в плане схемотехники, и не очень удачная. Если сильно хочется линейный усилитель класса А, то стоит взглянуть в книгу Селфа Дугласа “Проектирование УМЗЧ” от 2009 года, у него там все расписано и показано. Пример усилителя с искажениями порядка 0,001 и менее тоже есть.

  4. Андрей пишет:

    собрал на 11dh немецкие-питание гудит очень в колонках-надо емкости в бп огромные.запитал от атх-3 ватта но качество зб.колонки 4гд35 с пищалкой 50 литров с фи

    • Дмитрий пишет:

      Т.к. это усилитель А класса (жрет всегда один и тот же ток), то есть два варианта избавления от фона 50 Гц:
      1. Стабилизатор после БП, причем можно воткнуть “импульсный” стабилизатор, в последнем варианте теплопотери будут минимальны
      2. Установить импульсный БП

      • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

        Есть третий вариант избавления от пульсаций и фона 100гц. Он связан с иным подключением динамика к выходу усилителя. Давным -давно про этот способ написал Иван Акулиничев, великий мастер звуковых усилителей.
        Динамик своей холодной клеммой подключается не к минусу питания, а к средней точке двух последовательно соединенных электролитов, образуя полумости.
        Если динамическое внутреннее сопротивление плеч усилителя одинаково, то напряжение пульсаций в средней точке на выходе усилителя будет равно напряжению пульсаций в средней точке двухэтажной цепочки конденсаторов и в нагрузке будет тишина.
        Если пульсации по этажам усилителя делятся не поровну, можно поиграться разными емкостями на этажах , сведя пульсации на нагрузке к совершенно мизерным величинам, не заморачиваясь с огромными емкостями и стабилизаторами . Этот метод проверен мной в макете своего усилителя в А классе с током 1,5 ампера, напряжение пульсаций на 8-омной нагрузке составило 0,2мВ.

  5. Andrey пишет:

    Поясните по поводу питания. В первой таблице указано, что питание для 8 Ом нагрузки должно быть 27 вольт. В таблице ниже написано, что вторичка трансформатора должна быть 30 вольт. Не много ли это? После конденсаторов уже будет 42 вольта (ну может немного меньше, сколько-то упадет на мосту и транзисторе T6).

  6. Луис Альберто пишет:

    О качестве этого усилителя, я даже и не буду говорить. Оно просто супер! И это не только моё мнение. Много раз его собирал. Вот теперь думаю сделать мостовой вариант, что бы повысить выходную мощность.

  7. шел мимо пишет:

    Не смотря на восхваление этого усилителя, ему присущ существенный недостаток- жрет как не в себя! КПД очень мал, 2/3 мощности(в лучшем случае!) уходит в тепло. Печка!
    для обеспечения 10 ватт на выходе, транс нужен на 50 чтобы обеспечить те характеристики, которые может дать этот усилитель. Применение ИБП может оказаться неприемлемым из-за наводок, с которыми бороться очень тяжело.
    кстати, эта схема есть на советской элементарной базе.

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      Большая тема по Линси-Худу есть на Вегалабе, делали эту схему и на фирменных транзисторах и на наших. Пишут, что лучший результат именно на указанных транзисторах, хотя у 2N3055 , как близких заменителях , есть много неважных клонов-подделок, никуда не годных. Кстати, пишут, что замена выходных транзисторов на более лучшие часто ведёт к генерации и неустойчивым режимам. А то, что в классе А транзисторная схема звучит лучше прочих, это факт. Сам сталкивался не раз с эффектом заметного улучшения звука при значительном увеличении тока покоя.

      • LDS пишет:

        Какие еще есть варианты класса А?

        • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

          однотакт и двухтакт, ну мост…И всё. Тяжёлый, горячий, прожорливый. слабый, дорогой, сплошные минусы. На очень большого ценителя.

  8. ZLOIVOVAN пишет:

    На заре развития транзисторных усилителей, когда отсутствовали комплиментарные мощные транзисторы , а из доступных мощных были германиевые с граничной частотой 100 кГц и ниже схема позволяла достаточно простым путем достичь хороших результатов.

    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

      Не думаю что германий выдержит такой ток.Либо размеры радиаторов превысят немыслимые . А кремний как бы -да.

      • шел мимо пишет:

        да, на счет радиаторов согласен-германий очень боится перегрева, пробой часто происходит лавинообразно, даже радиатор не всегда успевает разогреться! а вот особого выбора из отечественных мощных германиевых транзисторов нет! для пересчета пальцев одной руки вполне хватит(( да и кремниевые не такой большой ассортимент имели, иначе кт315/361, 803,805,808 не имели бы такого широкого распространения.Часто выходники кт 80* работали в паре с п210 или гт806 не от хорошей жизни!
        так что разработки тех лет скорее желание выжать невозможное из того, что есть-чистый энтузиазм! иногда схемы получались очень даже интересные и не только в плане УЗЧ класса А. К большому сожалению, недостаток в ассортименте комплектующих сказывался не только на радиолюбителях, но и на промпредприятиях, которые были вынуждены часто “вносить несущественные изменения” в схемы

        • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

          в бытность работы в метрологии пытался применить на выходе в пару к нашим КТ819 и чешским KD503 германий 1т813в ОС, ничего не вышло, вылетали на раз.
          Сегодня на волне интереса к германиевому тёплому звуку сметаются последние запасы очень удачных кстати, ГТ402-404, ГТ905 ГТ906, ГТ910 , П605, МП 37 и прочих. А вот специально созданные пары ГТ703-705 жуткая дрянь.

          • ZLOIVOVAN пишет:

            Спасибо за информацию! Потеплеет пойду в сарайку, поищу,пока еще не выкинул- может денежку заработаю… А вообще старые германиевые ( дату выпуска позже 1985г не встречал) транзисторы со временем деградируют, особенно заметно мощные низкочастотные. Увеличивается обратный ток переходов из за диффузии, ухудшаются частотные свойства. Так что сейчас собрать что либо путное на германии трудновато будет!

            • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

              будете смеяться, но приятель работавший сборщиком в цехе по выпуску магнитофонов Ростов-101 и 102 – а там на выходе стояли КТ802, рассказывал, что для себя их отбирали тестером по сопротивлению перехода коллектор-эмиттер, чтобы что-то там…не более 2 килоом было. Они грелись обратным током и летели очень часто , это были первые мощные бытовые кремниевые транзисторы и были они жуткая дрянь . То ли дело- 2т908, краса и гордость радиопрома.

              • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

                соврал нечаянно: отбирали по НАИБОЛЬШЕМУ сопротивлению перехода. Хоть какая-то гарантия долговечности.

                • ZLOIVOVAN пишет:

                  Находчивые производители советских транзисторов нашли выход – мерили ток утечки база – коллектор у изготовленного транзистора и по результатам измерений присваивали транзистору буквенный индекс указывающий на максимально допустимое напряжение . У КТ814 – 819 лучшими считались с буквой Г худшими с А. Очень много продавалось и откровенного брака – несуны тащили со свалок забракованные транзисторы, маркировали и на рынок!

                  • шел мимо пишет:

                    буквы буквами, а еще качество определялось тем, что стоит впереди, указывающее материал- буковка или цифирь. буковка-ширпотреб, цифирь- отбор по параметрам….и за большое счастье, если кто добирался до запасов с отметками ВП)))

                    • Бокарёв Александр Ростов-на-ДОНУ пишет:

                      Из имеющихся транзисторов с приёмкой, ромбиками, цифирками так и не смог собрать пары, потому что у тех же 2т819а (КТ819ГМ) И 2т818Б(по памяти) при схожих предельных параметрах разница в коэфф передачи была в разы. Р-транзисторы в этом плане были сильно хуже. если у 819 бета был за 150, то у 818 и сотни не было, что-то там…60-80. Та же картина у 8101 и 8102, раскосяк между N и Р транзисторами был приличный. Сильно удивился. когда купил на рынке идеальные пары 2SA1943-2SC5200, совсем другое дело.

  9. Алексей пишет:

    Сколько перелопатил информации по данному унч, но то-ли не внимательно читал, так и не нашел, какая чувствительность у данного усилителя, нужен ли для него предварительный усилитель?

  10. Артем пишет:

    Чувствительность усилителя в таблице! Пред нужен если слабый источник. А так хороший цап может 2в качать. Транзисторов комплементарных пар не существует в этом мире. Есть подобные. Р транзисторы всегда вялые по бета.

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      заменой биполярных транзисторов парой N латералов , полевых, получилась прекраснозвучная и необычайно надёжная схема, к тому же не требующая стабилизатора питания, пульсации на выходе отсутствуют, включение совершенно бесшумное. с питанием 30 вольт на нагрузке 8 Ом получил 8 ватт, на 4 Омах около 10, но схема лучше ведет себя на 8-10 омной нагрузке. Радиатор 1000кв см. Ток покоя 1 ампер, но можно пересчитать и увеличить. Тема была чисто из интереса, но получилось удачная схема.
      Питание- мост, банка 5- 10 тыс мкф, резистор 1ом, 33000мкф и всё. Питающий трансформатор ТН60

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Китайцы уже шлёпают Линси Худа на Р биполярах. Питание – минусовое, звук никакой.

  11. NEULO пишет:

    Пытаюсь понять зачем в этом усилителе транзисторы по бете подбирать.
    Мои глаза видят что выходники верхний ОК включен нижний в ОЭ, причём с заземлённым эмиттером. Как не подбирай, у верхнего усиление 1 , у нижнего просто примерно бета. Есть мнение что усиление верхнего плеча зависит от усиления Т2 а нижнего -Т4. Любители симметрии могут их подобрать. Или подогнать усиление каскада на Т2 резисторами, скорее.

  12. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Драйверный транзистор сильно шунтирован входным током выходных транзисторов. Когда находятся особые транзисторы с усилением 140, схема работает как надо. Так аксакалы сказали. С полевиками драйвер отдыхает в шезлонге в тени.

  13. Марков Николай пишет:

    Бородатая схема. Не вижу цепочку установки/стабилизации тока покоя, потому что её там нет. Аналогично в схеме фильтра (стабилизатором назвать язык не поворачивается) нет стабилизации выходного напряжения. Схемотехника из времён, когда считали каждый транзюк. По-моему, не актуально. Есть схемы получше (класса А).

  14. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Полевики латералы имеют важное свойство самостабилизации тока покоя, поэтому с ними проблем нет. Схема и правда бородатая, в те времена найти нужный импорт было невозможно, а сегодня- ….то же самое, но по причине древности темы.

    • NEULO пишет:

      А почему латералы? Вообще с ними я так понял сейчас большие проблемы, а простые какие нибудь полевики? Или вот к примеру дарлингтоны можно попробовать.

  15. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Латералы ухватил чуток напоследок, вот и вожусь на досуге. Заменить их ключевыми полевиками не получится, латералы для звука сделаны, линейные весьма, емкости затвора невелики , на порядок меньше , крутизна падает с нагревом, управляются почти от нуля вольт, ступеньку получить- умудриться надо. Дарлингтоны – разброс по усилению огромный, плюс все прелести биполярных транзисторов.
    Единственная схема. по стабильности не уступающая схеме на латералах- это выходной каскад по Агееву, параллельный повторитель. Для неё выбор транзисторов огромный сегодня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *