Схемы гибридных усилителей низкой частоты. Гибридные усилители

Добрый день.

После длительного перерыва, я продолжаю рассказ о проекте гибридного усилителя.

Внимание: Я меееедленный: пишу тут редко, чаще всего когда хочется отлынить от работы)). А все новое и интересное, неизменно в свежем виде, сразу попадает в инстаграм. Кликайте СЮДА, переходите на мой аккаунт и подписывайтесь:) Я всегда буду очень Вам рад! Приятного чтения:)

В прошлый раз мы определились со структурой будущего усилителя. Решили в качестве «гармонизатора» использовать ламповый предусилитель.

Теперь пришло время выбрать тип каскада и лампу для него. Предусилитель должен придавать звуку "мягкий ламповый окрас". Для этого, на наш взгляд, необходимо воспроизвести характерный спектр искажений, подобный приведенному на рисунке:

Примечание: уровни гармоник приведены относительно уровня основного сигнала (он на графике представлен первой гармоникой)

Спектр короткий, быстроспадающий, с явным преобладанием второй гармоники. Если бы гармоник выше второй вовсе не было, то спектр можно было бы считать идеальным для наших целей.

Хорошо маскируемая и "благозвучная" (за счет интервала с основным тоном в одну октаву) вторая гармоника увеличивает «насыщенность» и кажущуюся «детальность» звучания. Так же это свойственно (пусть и в меньшей степени) четвертой гармонике.

Любые другие гармоники более высоких порядков нежелательны. Они плохо маскируются и «музыкальностью» не отличаются. Уровень их должен лежать ниже уровня шума каскада.

Такие «ламповые» искажения, вполне можно получить от простых ламповых каскадов. Мы будем рассматривать только два возможных варианта. Первый вариант - классический каскад с резистивной нагрузкой в аноде. Второй вариант – каскад с динамической нагрузкой (SRPP).

Забегая вперед хочу сказать: вариант с динамической нагрузкой был исключен почти сразу. Причина исключения… слишком высокая линейность. Мы хотим окрасить звук, и, в этот раз, высокая линейность нам только помешает.

Тем не менее, результаты измерений каскадов SRPP мы все же приведем. Они нам понадобятся в следующем проекте.

Теперь разберемся с лампами.

Набор ламп, для которых хотелось бы посмотреть спектр, возьмем небольшой. Рассмотрим только самые распространенные лампы. Это пальчиковые 6Н1П и 6Н2П

и их условные «аналоги» (хотя таковыми в прямом смысле не являющиеся) 6Н8С и 6Н9С.

Пальчиковые мы выбрали за их доступность, распространенность и удобство применения в нашем усилителе. Октальные - для сравнения.

Итак, перейдем к измерениям

Примечание: при проведении измерений не ставилось задачи получения точных данных для конкретных экземпляров ламп. Было желание сравнить спектры и их изменение при смене схем и режимов. Поэтому графики спектров приведены усредненные по нескольким независимым измерениям. Данные в них округлены.

Измерения мы начали с лампы 6Н1П, включенной в каскаде с динамической нагрузкой. Варьирование режимов (в разумных пределах) влияло на результирующий спектр незначительно. Один из вариантов (его мы планируем применить в следующем проекте) приведен на рисунке:

Измерения проводились на разных частотах (50Гц, 1КГц, 10КГц) и с разными амплитудами выходного сигнала (10В, 20В). Но так как от частоты состав и уровень спектра искажений не изменялся, то тут приведу графики только для частоты 1КГц.

В тестировании участвовали лампы разных годов выпуска (с 65 по 92 год). Для всех экземпляров результаты оказались довольно близки. Р азброс относительно среднего значения не превышал 5Дб. Вот усредненные графики спектров:

На мой взгляд каскад показал весьма неплохую линейность. При амплитуде выходного сигнала 10В, присутствует только вторая гармоника и ее уровень, примерно, 0,06%. Такой спектр можно считать "идеальным". С увеличением амплитуды выходного сигнала наблюдается рост искажений, но их спектр и уровень остаются приемлемыми.

Итог: Каскад с динамической нагрузкой на лампе 6Н1П, показал хорошие результаты. Но именно в текущем проекте он не подходит. Нам не нужна такая высокая линейность. Тем не менее схему и результат запомним, они нам пригодятся в будущем.

На этом все. В следующий раз мы сравним лампы в каскаде с резистивной нагрузкой.

С уважением, Константин М.

Приглашаю в гости, посмотреть все самое новое и интересное:) Буду рад общению) :

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Многие слышали и наверное делали ламповые УНЧ, кто-то говорит их звук самый лучший, а кто-то скажет транзисторы ни в чём им не уступают и по параметрам гораздо круче.

Я делал и те и эти и готов сделать окончательный вывод: в классном усилителе звука - и лампы и транзисторы, каждому своё:

Лампы отлично работают на входе, а как стильно смотрятся!, а полевые транзисторы на выходе - и не надо огромных выходных трансформаторов.

Вот схемы которые я испытывал в процессе экспериментов и все они прекрасно себя зарекомендовали!

А вот пример практической реализации одного из гибридных УНЧ по схеме, приведённой ниже:

Для этого усилителя использовал схему на N-канальных полевых транзисторах из журнала радиохобби, Нижняя часть корпуса размерами 15х20 см из сантиметрового алюминиевого листа, используется как общий радиатор для транзисторов. Питание последних получается через обычный диодный мост и две ёмкости по 10000 мкф. Фона переменного тока не слышно. 200 В для анода берётся с помощью 12-вольтового маленького транса на 10 Вт включенного наоборот к вторичке основного трансформатора. Для индикации положения уровня громкости - ставим синий светодиод через кусочек оргстекла. Для красоты - лампы снизу подсвечиваем красными светодиодами. Разница на слух между 6Н6П и 6Н2П практически не заметна. Налаживание заключается в установке нужного тока покоя (в пределах 0.3 - 1 А). И последнее: не экономьте на радиаторе! Для класса "А" потребуется очень приличное охлаждение. К примеру радиатор для 100 ваттного УНЧ макинтош класса "А" весит 8кг! В качестве источника питания для такого усилителя можно использовать электронный трансформатор как в

По многочисленным просьбам радиолюбителей, привожу усовершенствованную и более полную схему гибридного УНЧ с подробным описанием, списком деталей и схемой блока питания. Лампу на входе схемы гибридного УНЧ 6Н6П - заменил на 6Н2П. Так же можно поставить в этот узел и более распространённую в старых лампачах 6Н23П. Полевые транзисторы заменимы на другие аналогичные - с изолированным затвором и ток стока от 5А и выше. Переменник R1 - 50 кОм это качественный переменный резистор на регулятор громкости. Можно поставить его вплоть до 300кОм, ничего не ухудшится. Обязательно проверить регулятор на отсутвие шорохов и неприятных трений при вращении. В идеале стоит использовать РГ ALPS - это японская фирма по производству качественных регуляторов. Не забываем про регулятор баланса.

Подстроечным резистором R5 - 33 кОм вставляется ноль напряжения на динамике в режиме молчания УНЧ. Другими словами подав питание на транзисторы и вместо динамика (!) подключив мощный резистор на 4-8 Ома 15 ватт, добиваемся на нём нуля напряжения. Меряем чувствительным вольтметром, так как должен быть абсолютный ноль. Схема одного канала гибридного УНЧ приведена ниже.

Остальные резисторы 0,125 или 0,25 ватт. Короче любые маленькие. Конденсатор 10000мкФ можно смело уменьшить до 100мкФ, а нарисован он так по старому обозначению. Все конденсаторы по анадному питанию ставим на 350В. Если трудно достать на 6,8мкФ - ставим хотя бы на 1мкФ (я так и сделал). Транзистор управления током покоя, заменим на КТ815 или КТ817. На звуке это не отразится, он там просто ток корректирует. Естественно нужна ещё одна нужна копия гибридного УНЧ и для второго канала.

Для питания транзисторов нужен двуполярный источник +-20 (35)В с током 4А. Можно на обычном трансформаторе. Так как большая мощность не требовалась - поставил 60-ти ваттный транс от видеомагнитофона с соответствующим снижением выходной мощности. Фильтрация простая - диодный мост и конденсатор. При токе покоя 0,5А - хватит ёмкости 10000мкф на канал. Конденсаторы С3, С4, С5 по 160В, не меньше. Или на всякий случай больше. R8 небольшой подстроечный резистор - крутится отвёрткой. Он задаёт ток покоя выходных транзисторов (в отсутствии сигнала). Выставить ток надо от 0,3А - режим АВ до 2А - режим А. Во втором случае качество звука гораздо лучше, но вот греться будет не слабо. Можно задействовать для питания и с дополнительным кольцом и обмотками 12витков - на неё идёт 12В с трансформатора, и двумя по 20В - это вторичка. В этом случае диоды моста должны быть высокочастотными, простые КД202 сгорят в момент.

Накал питаем 12-ю вольтами соединив накалы обеих ламп последовательно. Анодное напряжение 300В я брал с помощью маленького трансформатора (5 ватт) от китайского многонапряжительного адаптера. Питать от той пародии, кроме светодиода, ничего нельзя, а вот в этом гибридном он пришёлся к месту. На его 15-ти вольтовую вторичку подаём 12В с электронного (или обычного) трансформатора, и с 220-ти вольтовой сетевой снимаем напряжение. Ток конечно не ахти, но обе лмпы 6Н2П тянут по аноду всего 5мА, так что большего им и не надо.

Обсудить статью ГИБРИДНЫЙ УНЧ

Мало у кого остались лампы но их еще можно приобрести, поэтому ламповая аудиотехника вызывает постоянный интерес радиолюбителей. Даешь тот самый теплый ламповый звук уже давно ставший мемом, который любят лепить к месту и не очень. А теперь давайте попробуем соединить старую ламповую аудиотехнику с более современной элементной базой. Можно получить просто волшебное звучание.

Усилитель собран по классической однотактной схеме. В процессе настройки изменил некоторые номиналы резисторов. Так потребовалось подобрать R23,R34, чтобы напряжение на анодах лампы 6п14п было 190в. Затем подбором R45 задаем анодное напряжение на лампе 6н3п 90-110в.

В роли темброблока применил схему на BA3822LS. Эта микросхема имеет неплохие технические параметры и стоит не дорого. Главный плюс ее применения это отсутствие огромного числа экранированных проводов и экранов, при отсутствии сигнала фоновых шумов и не слышал. Собранный темброблок подсоединить ко входу лампового УНЧ через подстроечные резисторы в 100ком.

При изготовление блока питания использовал готовый трансформатор ТС270 и чуток домотал витков поверх обмоток.

Один выпрямитель используется в обоих каналах. Выходные трансформаторы полностью самодельные, типа ТС-20.

Наматываем их следующим образом: первичная обмотка содержит 94 витка провода 0,47 и 900 витков проводом 0.18 короче в итоге должно быть так 94/900/94/900/94/. Первичную обмотку соединяем последовательно, вторичную параллельно.

Для корпуса взял листы трех миллиметрового алюминия. Ручки регулировок взял от дюралевые ручек от мебели, дырки рассверлил под нужный диаметр и одел через термоусадку непосредственно на переменные резисторы.

Питание лампового каскада подается от нестабилизированного источника 300…350 вольт. Накальное напряжение 6,3 В выпрямлять и стабилизировать не требуется. Накал ламп правого и левого каналов усилителя можно подключить к одной обмотки трансформатора, а вот анодные цепи рекомендовано сделать отдельными.

Слуховой тест усилитель прошел великолепно - кристально чистое звучание особенно в середине и на верху звукового диапазона.

Входной усилитель выполнен на паре полевых транзисторов 2SK68A и на высоковольтных биполярных 2SC1941 образуя каскад, выполняющий функцию фазоинвертора для выходной двухтактной ступени на EL34 в триодном включении. Данная схема гибридного усилителя мощности на полевых транзисторах и лампах является очень высококачественной звукоусиливающей аппаратурой самого высокого класса, поэтому монтажу и пайке нужно выполнить максимально аккуратно и внимательно.

Статическую балансировку усилителя осуществляют триммером 5 кОм в цепи подачи фиксированного смещения на управляющие сетки, а динамическую 2-килоомным триммером в цепи питания коллекторов биполярных транзисторов. Несмотря на то, что в схеме присутствуют транзисторы, усилитель выполнен без ООС и обладает явным «ламповым» звуком.

Гибридный УМЗЧ на 70 Вт

Этот гибридный УМЗЧ обеспечивает полосу полной мощности от 30 Гц до 100 кГц и малосигнальную АЧХ от 10 Гц до 170 кГц. С Функцией усилителя напряжения и фазоинвертора справляется каскад на составных транзисторах Q1Q3, Q2Q4 с генератором тока Q8 в эмиттерных цепях и усовершенствованным токовым зеркалом Q5Q6Q7 в коллекторных.

Регулировку фиксированного смещения на управляющих сетках радиоламп осуществляют резистором R15 так, чтобы начальные токи анодов были около 40 мА. Выходной тороидальный трансформатор VDV3070PP Amplimo был приобретен на интернет аукционе. Его первичная обмотка имеет сопротивление 2757 Ом, его номинальная мощность 70 Вт

Эта схема гибридного усилителя выдает 80 Вт мощности на восьми омной нагрузке при коэффициенте гармоник 0,04%, полосе 5 Гц - 35 кГц (20 Вт, -3 дБ) и имеет отношении сигнал/шум более 100 дБ.

Единственный в схеме каскад усиления напряжения построен на биполярном транзисторе 2SC2547E с динамической нагрузкой на триоде ЕСС88.

Выходной каскад выполнен как двухтактный истоковый повторитель на комплементарной паре мощных полевых транзисторов IRF640, IRF9640. Их рабочую точку задают триммером PR1 при регулировке.

Конденсатор С2 и резистор R9 используются для формирования привычной для транзисторных усилителей цепочки добавки напряжения. В данном схеме она помогает радиолампе V1 обеспечивать нормальную раскачку выходной ступени при относительно невысоком анодном напряжении.

Аудио сигнал, через регулятор громкости на резисторе R1, попадает на триод VL1.1 (управляющую сетку) усилителя, и усиливается. Отрицательный потенциал смещения, немного запирает триод, образующийся на его управляющей сетке с помощью тока анода, который проходит через резисторы R3 и R4 находящиеся в катодной цепи. На этих сопротивлениях будет падать напряжение, поэтому относительно минусовой шины, на катоде лампы будет присутствовать положительное напряжение приблизительно +1,7В.

На управляющей сетке лампы усилителя, если сравнить с катодом, будет находится отрицательный потенциал смещения, поскольку сетка имеет общий контакт через резистор R1 с землей. Для снижения действия ОС в схеме лампового усилителя имеется сопротивление R3, которое шунтируется электролитической емкостью С1. Резистор R2 играет важную роль нагрузки анодной цепи лампового усилителя. Образующиеся на нем напряжение усиленного аудио сигнала, через разделительный конденсатор С2 поступает на управляющую сетку пентода лампы. Через первый выходной трансформатор, усиленный им сигнал поступает на громкоговоритель усилителя.

Резистор R8 и конденсатор С7 исполняют туже функцию, что и подобные им элементы в первом каскаде. C6 и R6 предназначены для изменения тембра звука. С помощью резистора R9 получается вторая цепь отрицательной обратной связи. Захватывая оба каскада лампового усилителя, она снижает уровень нелинейных искажений и создает наиболее плавное усилению аудио сигнала применительно ко всему диапазоне звуковых частот.

Второй трансформатор лампового усилителя наматывается на магнитопроводе сечением 10 см (Ш22 х 40). Первичная обмотка - провод ПЭВ-1 0,2-0,25 мм 1040 витков. Вторичная обмотка имеет 965 витков этого же провода, третья имеет 34 витков намотанная проводом ПЭВ-1 0,6-0,8 мм.

Первый трансформатор типа ТВЗ21. Разрешено использование любого выходного трансформатора от лампового телевизора.

Совместить любимый многими тембральный окрас, естественность звучания и устойчивость к перегрузкам ламповых усилителей с надежностью, долговечностью и точностью воспроизведения ВЧ транзисторных конструкций. Идея уже далеко не нова. Сегодня мы поговорим о современных гибридных Hi-Fi усилителях.

На заре становления рубрики AuDDiolab я об этом интересном классе устройств. Пришло время уделить ему должное внимание. За что же в сущности идет борьба при создании гибридного усилителя? Ведь “чистокровный” ламповый агрегат класса А сполне способен отыгрывать музыку более чем хорошо. Да, всё действительно так.

Richter Sorcerer – так выглядит мечта многих аудиофилов

Но даже у класса А есть ахиллесова пята. Тот самый фатальный недостаток, ограничивающий его повсеместное распространение. И это – экспоненциальный рост сложности проектирования и себестоимости такого усилителя при попытках довести его мощность до каких-либо серьезных показателей. Дело тут в том, что без просто заоблачных требований к качеству элементной базы и монтажа и даже к организации питания устройства добиться укладывающегося в рамки Hi-Fi коефициента нелинейных искажений (КНИ) здесь попросту невозможно. А потому уделом ламповых однотактников класса А остаются маломощные, но выдающие потрясающе качественный звук решения.

Невероятно, но КНИ, равный 1.2% для мощных ламповых усилителей считается хорошим показателем

Вот здесь и возникает потребность в альтернативном решении, способном обеспечить сопоствимый уровень звучания и высокие показатели мощности одновременно. И быть при этом экономически целесообразным. Так зародилась потребность в мощных гибридных усилителях.

Гибридное чудовище Magnat RV 3. 2 x 200 Ватт и КНИ 1%. Недостижимые для простой “лампы” показатели

Но не мощью единой жив рынок! Имеет место и другая крайность – усилители для наушников. Где, помимо достаточной для раскачи высокоомных наушников мощи, требования к уровню КНИ выходят на совершенно иной уровень. Hi-Fi наушники по умолчанию являются инструментом куда более точным, нежели акустика. И все грехи, водящиеся за усилителем, они в обязательном порядке “озвучат”. Прямо в ушные каналы слушателя. А потому, здорово было бы и “крутой норов” ламп обуздать, сведя искажения к минимуму, и конструкцию максимально удешевить. Так появились гибридные усилители для наушников. Зачастую простые, сравнительно дешевые бестрансформаторные решения. Но многие модели действительно способны выдать звук такого уровня, что “чистокровным” ламповым собратьям приходится обильно краснеть.

Apex Peak/Volcano заставит наушники петь

Безусловно, на этом перечень разновидностей “гибридов” не заканчивается. Любая современная “ламповая” микросистема для плееров и смартфонов на практике оснащается именно гибридным усилителем. Samsung, Roth, Fatman. Список можно продолжать и продолжать. Достаточно лишь вспомнить тот самый кикстартеровский .

Одно совершенно ясно – в обозримом будущем “классическим” ламповым решениям останется место лишь в сегменте ультимативного Hi-End. А околобюджетный и среднеценовой куски лампового пирога целиком и полностью достанутся гибридным конструкциям.

Stereo Hybrid Tube Amp. $149. Без комментариев

Так в чем же их секрет? Ответ прост – в транзисторном контроле режимов работы ламп. Фактически, небольшое количество транзисторных элемеентов с минимальной обвязкой способны заменить собой длиннющие, дорогостоящие и при этом повышающие уровень КНИ “гирлянды” конденсаторов, сопротивлений и прочих элементов, призванных удержать ламповый норов в рамках приличи дедовскими методами.С одной стороны мы получаем рост достоверности звучания, а с другой – упрощение (а значит и удешевление) конструкции.

Простота – залог отличного звука

Да, многие маститые “гуру”-аудиофилы до сих пор не воспринимают такие решения всерьез потому, что в них якобы пристутствует обратная связь, пагубно влияющая на звук. На практике же транзисторные жлементы в таких схемах не выполняют роль усиливающих сигнал элементов. А потому рассматривать такие опасения всерьез не следует.

Вот и все на сегодня. Настоятельно рекомендую всем читателям рубрики AuDDiolab по возможности ознакомиться со звуком “гибридов”. Вполне возможно это именно то, что многие из вас искали. А так же напишите в комментариях, будет ли вам интересен цикл материалов о построке гибридного усилителя своими силами. Если я пойму, что “критическая масса” откликов набралась, такой проект не заставит себя долго ждать. До скорого! :)

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .