Схема гибридного (лампа+ОУ+транзисторы) бестрансформаторного УМЗЧ без ООС

Игорь Бондаренко (г. Полтава) разработал усилитель, в которм предложил заменить выходной каскад лампового однотактника транзисторным «эквивалентом», как можно точнее сохранив при этом специфику звучания, а затем и решить, оправдан ли такой подход.

Принципиальная схема

Первый каскад усилителя (рис. 1 построен на двойном триоде VL1 по схеме SRPP с целью уменьшения собственной нелинейности и увеличения нагрузочной/перегрузочной способности и особенностей не имеет.

Рис. 1. Принципиальная схема гибридного (лампа + ОУ + транзисторы) бестрансформаторного УМЗЧ без ООС.

Выходной каскад построен на полевом транзисторе VT1 по схеме мощного истокового повторителя, нагруженного на генератор тока на составном транзисторе VТ2VT3 и VТ4. «Интуитивно» предполагалось, что он должен иметь следующие свойства:

• обладать высоким входным сопротивлением (т. е. не шунтировать ламповый каскад);
• быть однотактным (работать в классе А);
• быть выполненным на полевом транзисторе (близость ВАХ к таковым у вакуумных триодов);
• не иметь сверхнизкого выходного сопротивления (равно как и выходного трансформатора);
• не быть охваченным ООС.

Такое схемное решение, возможно, несколько необычно и не позволяет достигнуть высокого КПД. Но велик ли КПД у ламповых усилителей? Зато исключает проблемы, связанные с коммутацией выходных транзисторов и некомплементарностью их характеристик, что имело бы место при традиционном исполнении выходного каскада двухтактным в классе АВ. Особенно, если учесть тот факт, что усилитель не охвачен ООС, и такая нелинейность не компенсируется.

Несколько слов об «автоматике». Интегратор на DA1 имеет эквивалентную частоту среза l/(2nR6C3) = 3 Гц. Он поддерживает нулевой потенциал на выходе усилителя.

Иными словами, интегратор уравнивает постоянную составляющую тока, протекающего через VT1, с током коллекторов VT2+VT3. Таким образом, ток покоя VT1 равен сумме токов коллекторов VT2VT3, но противоположен по направлению и регулируется резистором R9, а переменная составляющая ответвляется в нагрузку.

На рис. 2 показаны АЧХ всего усилителя (сплошная линия) и выходного каскада (штрих-пунктирная) при выходной мощности -3 дБ от максимальной, а на рис. 3 — снятые на выходе усилителя (на эквиваленте нагрузки) осциллограммы при испытании его прямоугольными импульсами частотой 20 кГц и 50 Гц.

Рис. 2, 3. АЧХ всего усилителя, осциллограммы сигнала выходе усилителя при подаче на вход меандра частотой 20 кГц и 50 Гц.

Характеристики. Чувствительность усилителя 0,55 В, максимальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом равна 12 Вт, выходное сопротивление — около 0,25 Ом.

Настройка

Процедура настройки сводится к установке резистором R9 необходимого тока покоя (около 2,5 А). Этот ток контролируется по падению напряжения на резисторе R10 и (более точно) — по симметричному ограничению полуволн синусоиды на выходе усилителя при его испытании на эквивалент нагрузки.

Резистором R7 устанавливают нулевой потенциал на выходе усилителя, в дальнейшем он поддерживается автоматически.

Питание. Транзисторная часть усилителя (каждый канал) питается от собственного выпрямителя — мостик и 2x22000 мкФ х 16 В.

Внимание. При повторении конструкции следует уделить особое внимание эффективному отводу тепла от транзисторов VT1, VT3, так как даже в режиме покоя на них рассеивается внушительная мощность (по 30 с лишним ватт).

Следует отметить, что при замене полупроводниковой части усилителя традиционным однотактником на вакуумном триоде субъективное сравнение характеров звучания не выявило существенной разницы. Разве что в ламповом варианте слегка «подрезался» басовый регистр.

Звук становился более «холодным и рассудительным» при замене всего комплекта на промышленный JVC А-Х40:

• входной дифкаскад;
• дифференциально-каскодный усилитель напряжения;
• нагруженный на генератор тока;
• трехкаскадный двухтактный эмиттерный повторитель с плавающим смещением «Super А»;
• Кг< 0,007%.

И даже увеличение его выходного сопротивления не оказывало существенного влияния на положение вещей.

Литература: Сухов Н. Е. - Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками.