Всё об усилителе jlh. часть iii

Звук

Поскольку данный текст является частью большого цикла публикаций, посвященного различным типам усилителей, в процессе его подготовки было проведено одно большое сравнительное прослушивание, в котором участвовали усилители различных классов. Для придания прослушиванию достаточной степени объективности было выбрано две модели напольных колонок.

Одна из них была заведомо тяжелой нагрузкой с низкой чувствительностью — крупным тугим басовиком, и требовала высокой подводимой мощности. Вторая же была призвана стать обратной стороной медали: предельно легкой нагрузкой, способной сработаться с любым, даже маломощным усилителем. И во всех случаях эта схема тестирования была вполне рабочей до того момента пока на сцене не появился Octave V16 Single Ended с его 8 Вт на канал.

На тяжелой нагрузке искажения были столь реальны, что их, казалось, можно было потрогать, а нагрузка, ранее известная как легкая, успешно справилась с ролью тяжелой. За неимением под рукой еще одной пары колонок мощностью в несколько ватт и с чувствительностью выше 100 дБ роль легкой нагрузки выполнили наушники.

С колонками, которым по паспорту требуется не менее 25 Вт, Octave V16 Single Ended сработался на удивление неплохо. Если не злоупотреблять громкостью, можно в полной мере оценить живой, открытый и чистый звук, который на спокойных аудиофильских записях просто превосходен.

Ситуация осложняется, когда дело доходит до более динамичной музыки, а на рок-композициях усилитель с удовольствием сваливает звучание гитар в кашу, давая в качестве бонуса вполне различимую на слух компрессию. Спасает лишь тот факт, что компрессия и искажения в исполнении ламп в отличие от транзисторов придает звучанию довольно приятную окрашенность.

Если же попытаться уменьшить нагрузку на усилитель, понизить громкость, а затем подсесть поближе, чтобы не потерять в звуковом давлении — картина исправляется. И грязи нет, и деталей больше, и компрессия не ощущается. Здесь я замечу, что по габаритам этот усилитель совсем небольшой, его можно поставить не только в стойку, но даже на стол, для использования с наушниками и полочными мониторами ближнего поля.

В полной мере прочувствовать принадлежность усилителя к категории High End удалось в наушниках. Совершенно сумасшедшая детальность, открытое, объемное и тембрально богатое звучание, управляемый и четкий бас — все то, о чем можно мечтать. И, что характерно, даже на быстрой тяжелой музыке усилитель начал вести себя достойно. Никакой вальяжности, никакой каши, никакой гулкости в НЧ-диапазоне. Вот что значит — обеспечить усилителю класса А оптимальный режим работы.

Прослушивание

Имеем IcePower модель ICE125ASX2. Достал для полноты впечатлений свой ШИМ усилитель SMSL SA-36A Pro. Лежат они на усилителе собранного из набора JLH 1969. Все было куплено в Китае через Алиэкспресс.

Долго вслушиваться не пришлось. Так называемые цифровые усилители никакого отношения к высококачественному воспроизведению звука не имеют. Это никак не Hi-Fi и уж никак не Hi-END. Это просто никак. Звук даже не мертвый, он никакой. В звуке нет полутонов, оттенков, переливов, дыхания, жизни. Все очень упрощенно. Я послушал IcePower вчера вечером, сегодня утром, отправляю девайс хозяину.

Выходная мощность и искажения.

Ввиду огромной популярности лампового усилителя Mullard «5-10» можно сделать вывод, что 10Вт (в одном канале) выходной мощности вполне достаточно для озвучивания жилой комнаты в разумных пределах. В стереосистеме, где используются два таких усилителя, с акустическими системами средней чувствительности уровень громкости получался даже больше необходимого.

Основы стандартов по гармоническим искажениям для усилителей мощности были заложены D. T. N. Williamson в его серии статей в 1947—1949 годах, в которых он пришёл к выводу, что уровень искажений для высококачественного звуковоспроизведения не должен превышать 0,1% при номинальной выходной мощности. Поскольку в ламповых усилителях основную долю искажений вносит выходной трансформатор, а современные транзисторные схемы позволяют избавиться от этого очень нелинейного элемента, то требования по искажениям можно несколько ужесточить и принять за необходимую величину в 0,05% при максимальной мощности в полосе частот 30Гц-20кГц. Выходная мощность также должна быть постоянная в этой полосе частот.

Регулировка выходного напряжения.

Использовать интегральные стабилизаторы для регулировки нулевого выходного напряжения (при двухполярном питании) было не самой лучшей идеей. Во-первых, такие стабилизаторы имеют довольно высокий уровень собственных шумов (которые абсолютно лишние в первом каскаде!), во-вторых, как показала практика, микросхемы некоторых фирм-изготовителей имеют свойство возбуждаться при работе с малыми токами.

Поэтому в модификации 2003 года Тим заменил интегральный стабилизатор на активный источник тока (Q5 / Q6). И помимо снижения уровня шума получил ещё один интересный эффект — значительно снизился дрейф выходного напряжения при прогреве усилителя.

Собираем усилитель JLH1969

Какие параметры мы выбрали для нагрузки 4 Ом:

• Питание усилителя классическое с использованием трансформатора, без стабилизации, питание раздельное на каждую плату, 19 Вольт с отдельных обмоток трансформатора;
• Ток покоя: 1.3А;
• Входной конденсатор: 1 мФ;
• Выходной конденсатор: 6900 мФ.

Почему не использовался импульсный блок питания? Мы решили проверить, каких параметров можно добиться при использовании классического питания. В дальнейшем мы соберем еще одну версию с импульсным блоком.

Трансформатор:

• Тип трансформатора: тороидальный
• Напряжение питания: 220В;
• 2 Выхода по 15В (6А);
• 2 Выхода по 9В (1А).

Чтобы знать, какое примерно напряжение будет на выходе после выпрямителя, умножьте его на 1.4(например 15*1.4=21).

В выпрямителе на каждый канал мы использовали по два конденсатора с напряжением 25В и ёмкостью 33000 мкФ. Для улучшения фильтрации мы также использовали CRC фильтр, поставив между конденсаторами резистор на 0.5 Ом.

Перед входом на плату выпрямителя рекомендуем поставить предохранители. Также можно зашунтировать конденсаторы ёмкостью 0.047 кмФ, поставив их параллельно выводам конденсаторов на 33000 мкФ.

Часто, при борьбе с фоном, начинающие радиолюбители забывают, что наводки можно уменьшить, изменив положение трансформатора.

Для уменьшения помех от трансформатора мы выставим такое положение, вращая его, при котором будет наименьшее количеством помех. А также накроем его металлической крышкой толщиной 1мм.

23 сентября

Микросхема TDA1541 валяялась в столе несколько лет. Как обычно, первый запуск на досточке.

Загорающиеся при включении красные светодиоды заставляют при первом включении испуганно вздрогнуть

Высказываться о звучании как бы рановато, тем более запуск был в 21,00 — время тихого расползания по кроватям.

Звук хорош, но в сравнении с Sanskrit 10th нет ощущения, что разверзлись небеса и нирвана опустилась в комнату. ЦАПы звучат по-разному. Sanskrit 10th более жестко, прямолинейно. TDA1541 более мягко, певуче, сладковато и Да!…. «аналогово». Такое впечатление что работает ламповый усилитель, но на самом деле SA-98. Погоняю, пусть шестеренки притрутся.

Боялся что сильно урежется материал для прослушивания, она 16ти битная. С Ютуба звук есть, с телеканалов — есть, валялся флак на диске — звук есть.

При переключении тумблера на горячую идет сильный щелчек.

Выпрямитель, фильтрующие конденсаторы и стабилизаторы находятся на борту платы, поэтому моей задачей было намотать силовой трансформатор. Для таких устройств специалистами рекомендуется трансформатор с малым током холостого хода. Железо было взято с безперебойника. Сечение сердечника набрано 11 кв. см. Первичка содержит 1600 витков проводом 0,315мм. Ток ХХ получился 7мА. Вторичка 9В и 13+13. Вторичка моталась проводом 0,8мм.

AK4495

Как обычно, первый пуск на фанерке. Маленькие трансформаторы в пути, поэтому привинтил один большой и в довесок маленький. На этой плате три АС питания два по 9В и двухполярное 15-0-15.

Как оно обычно бывает, уже вечер, громко не разгуляться. Но все же послушал. Звучит здорово! Очень ровно, не напрягаясь, легко отрабатывается все. Детальность как лезвие бритвы, кажется можно порезаться о пики сигналов. Благодаря этому атмосфера, проработка сцены, погружение в реальность невероятные. Япошки молодцы. И конечно спасибо китайцам. Диоды в мостах обычные. Электролиты на плате добротные. ОУ на выходе б/у и это хорошо, не новодел. Радиаторы стабилизаторов достаточно большие. Один теплый, другие холодные.

Если сравнивать с платой на TDA1541, плата с AK4495 звучит более детально, масштабно, более правдиво и реалистично. TDA1541 звучит более женственно, аналогово. По отзывам опытных цапостроителей обвязка ЦАПов определяет успех на 60-90%. Поэтому я говорю о платах. Некоторым чипам нужна более серьезная реализация, другие более просты в приготовлении. Поэтому я не сравниваю ЦАПы как чипы.

Из недостатков — щелчки.

Брал плату тут.

Селектор входов усилителя и отключение

В нашем усилителе мы будем использовать китайский селектор входов, но мы его немного переделаем.

Задача первая — это, собственно, переключать аудио вход. А вторая — использовать эту же плату для отключения звука после выключения усилителя.

Давайте вспомним, что мы поставили конденсаторы 66000 мкФ в питание каждого канала усилителя. Поэтому, при выключении нашего усилителя, он будет еще какое-то время работать, используя конденсаторы, пока они не разрядятся. При этом, первых 5 секунд после выключения будет играть музыка, а затем в колонках будет просто хрипеть еще несколько минут. Согласитесь, это не очень приятно.

Как обычно решают такие проблемы в усилителях? Ставят схему с реле, которая отключает акустику сразу после выключения усилителя. Обычно эта же схема является защитой акустики от постоянного тока при повреждении выходного каскада усилителя.

Давайте еще раз посмотрим на схему нашего усилителя:

На выходе мы видим конденсатор С5, через который подключается акустика. Через него не пройдет постоянный ток, поэтому защита нам не требуется. Теперь у нас есть вариант отключать акустику через реле и, таким образом, решить проблему. Но недостатком этого метода является звуковой сигнал, который будет проходить через контакты реле, что не очень хорошо. Чем меньше соединений у нас будет, тем лучше.

Поэтому мы решили пойти другим путем, а именно: при отключении усилителя перед входным конденсатором С1 будем замыкать его вход, как показано на схеме красным цветом. При замкнутом входе никаких звуков из акустики не будет.

У нас на плате 4 реле, которые включают один из 4 входов в усилитель (AUX, PHO, DVD, CD). По умолчанию все входы отключены, то есть контакты всех реле находятся в нормально разомкнутом состоянии. Мы же возьмем одно из реле (четвертое слева на право на картинке, CD) и перепаяем его так, чтобы контакты были в нормально замкнутом состоянии.

Получится, что при выключенном усилителе реле будет замыкать вход на плату. А как только мы его включим, реле разомкнется и звуковой сигнал будет поступать на плату. Получается, что, при выключении усилителя, 1-3 реле отключат все входы, а наше 4 реле перемкнет входы на плату.

Таким образом мы получили небольшую задержку при включении усилителя и теперь, при выключении, у нас не будет играть музыка.

Особенности

Одной из практических проблем усилителей класса В и АВ является подбор пар транзисторов, работающих в одном канале усиления. Располагаясь в схеме зеркально, два транзистора должны быть полностью идентичны друг другу. В противном случае, сигналы положительной и отрицательной полуволн будут воспроизводиться не симметрично, и это существенно повысит общий уровень искажений.

В реальной жизни абсолютная идентичность — понятие абстрактное, скорее имеет смысл рассуждать о степени похожести или, говоря техническим языком, о пределах допустимых отклонений транзисторов от заданных характеристик. Чем более похожи два транзистора друг на друга, тем меньше уровень искажений, и тем больше их совместная работа приближается к тому, что мы имеем в классе А, когда обе полуволны воспроизводит один транзистор.

Понимая, что даже при самом строгом отборе по параметрам отличия между двумя транзисторами в паре все же будут иметь место (пусть и в предельно малых значениях), мы вынуждены признать, что при прочих равных условиях один такой же транзистор работающий в классе А будет звучать чуть чище и чуть лучше, чем пара в классе АВ.

Совсем иная ситуация вырисовывается, когда речь заходит о работе на большой амплитуде сигнала и на нагрузке требующей высокой мощности. Имея высокий КПД класс АВ нуждается в менее мощном и громоздком блоке питания, нежели усилитель класса А, и тут уже поклонники однотактников вынуждены признать абсолютное и безоговорочное превосходство класса АВ.

Более того, разработчики имеют возможность гораздо свободнее экспериментировать с блоками питания, управляя характером и динамикой звучания путем подбора рабочих характеристик трансформатора и конденсаторов. Например, можно установить трансформатор с многократным запасом мощности, чтобы на пиках сигнала он не выходил из оптимального режима работы, или использовать улучшенные конденсаторы, способные мгновенно отдавать высокий ток.

Еще одна тонкость: работая в классе А, транзисторы выделяют большое количество тепла, что может негативно сказываться на качестве их работы, особенно при увеличении нагрузки. В классе АВ транзисторы греются в меньшей степени, вследствие чего они быстро приходят в рабочий режим и менее подвержены риску перегрева, снижающего качество звучания при работе усилителя на высокой громкости.

Практика

Несмотря на все недостатки и технические особенности, усилители класса А по-прежнему производятся разными производителями и образуют весьма заметную нишу на рынке Hi-Fi техники, а если быть точным — в сегменте High End, где габаритами, энергопотреблением, сложностью эксплуатации и даже ценой можно пренебречь в угоду его величеству звуку.

Кроме того, с 1916 года и по настоящий момент времени на свет родилось немало талантливых инженеров, которые нашли способы существенно компенсировать вышеупомянутые проблемы.

Отличным примером вышесказанному является ламповый усилитель Octave V 16 Single Ended. Слова Single Ended в названии переводятся как «однотактный», что является техническим описанием режима работы ламп и, фактически, выступает синонимом понятия «класс А».

Для того, чтобы взбодрить классическую схемотехнику и приблизить эксплуатационные характеристики усилителя к современным реалиям, разработчики Octave воплотили в жизнь сразу несколько оригинальных решений, корректирующих режим работы. Адаптивная трехступенчатая настройка режима работы усилителя управляет величиной тока смещения сообразно максимальной амплитуде входящего сигнала, чтобы не держать схему усилителя в режиме высокого энергопотребления без необходимости.

А когда сигнал на входе отсутствует более двух минут, включается режим Ecomode, который понижает энергопотребление до 35%. Таким образом, усилитель, оставленный без присмотра, не будет без толку греть помещение.

За качество звучания разработчики боролись не меньше, чем за энергоэффективность, поэтому использовали высокотехнологичные трансформаторы с компенсацией магнитного поля, усовершенствованные каскады предварительного усиления, расширяющие диапазон воспроизводимых частот, а также самые совершенные схемы стабилизации, избавляющие от шумов и гула, которые усилители класса А с удовольствием демонстрируют даже при небольшом отклонении от рабочих параметров.

В результате, усилитель можно использовать с совершенно различной нагрузкой: от низкоимпедансной акустики до высокоимпедансных наушников, — не боясь вывести их из строя или просто выйти за пределы рабочего режима. Следящие электронные схемы перенастраивают выходные каскады автоматически.

Читая это, самое время вдохновиться и решить, что абсолютно все проблемы уже решены современными инженерами. Но не спешите, ведь нужно заглянуть в паспортные данные. А там картина вырисовывается крайне специфическая. При низких показателях шумов и искажения, имея без малого два десятка килограмм живого веса и потребляя от сети до 200 Вт, Octave V16 Single Ended выдает на акустике импедансом 4 Ом не более 8 Вт на канал при использовании самых мощных ламп. Для наушников этого вполне хватит, но где искать подходящие колонки?

Китайский клон JLH1969

На данный момент на алиэкспресс существует клон этой схемы, которую можно заказать, как и в виде kit набора, так и уже собранную.

Мы заказали китайскую версию, поскольку не у всех есть возможность изготавливать платы самостоятельно. Сегодня мы посмотрим, как хорошо она звучит.

Собрать схему очень просто, так как плата сделана очень качественно. Выходные транзисторы 2N3055 непонятного происхождения, но мы пока оставим всё как есть и протестируем собранную плату.

Поскольку А класс имеет низкое КПД и требует хорошее охлаждение, мы будем использовать достаточно большие радиаторы.

А вот китайская схема. Резистором R1 мы настраиваем половину напряжения питания в контрольной точке A. Затем, резистором R2 выставляем ток покоя транзисторов. Красным крестиком на схеме указано место, в разрыв которого нужно подключать амперметр для измерения тока покоя.

Ток покоя необходимо выставлять после 15-минутной работы платы, когда она достаточно нагрелась.

На плате это выглядит так:

Напряжение питания — 24 вольт. Для начала мы выставили ток покоя 1.2A , затем половину напряжения питания между минусом и точкой А. (24/2=12) Затем замеряли температуру транзисторов во время работы.  Транзисторы не нагревались выше 60 -70 градусов, это их нормальный режим. Если температура будет выше 70 градусов, нужно увеличить площадь радиатора.

Дальше мы сделаем свой блок питания. Питание будет раздельное. У нас 4 обмотки на трансформаторе, две из них будут использоваться для питания наших плат усилителя.

На каждый канал используется свой выпрямитель, номиналы конденсаторов — 2×15000 мкФ. В дальнейшем, если потребуется, мы увеличим их ёмкость. Стабилизатор мы не будем использовать, поскольку усилитель и так будет выделять много тепла.

Давайте послушаем, как звучит наш собранный усилитель. Напряжение питания и ток покоя мы выбрали самые распространенные среди пользователей, в дальнейшем мы их откорректируем.

Звук получился очень приятный и чем-то похож на ламповый. В музыке немного не хватает низов, но с высокими и средними частотами все в порядке.

После часового прослушивания нам пришлось приклеить к диодным мостам радиаторы, поскольку первые очень сильно нагревались (до 80 градусов). Транзисторы нагрелись до 70.

Теперь посмотрим какие у нас получились характеристики усилителя.

Общие результаты

АЧХ у нас немного завалена на низких частотах. Это не критично, но дальше мы расскажем, как это исправить.

На графике гармонических искажений преобладает вторая гармоника, которая и создает так называемый «ламповый звук».

Подробный тест нашей платы JLH1969 смотрите здесь

Влияние входного и выходного конденсаторов на АЧХ нашего усилителя

Замеряем АЧХ нашей платы. На входе: конденсатор 1 мкФ, на выходе: 2200 мкФ.

Если посмотреть график внизу, на АЧХ (частотную характеристику) нашего усилителя, то можно заметить завал на низких частотах, начиная от 100 Гц и ниже. А также небольшой завал на высоких частотах (от 10 кГц и выше). По высоким частотам этот завал совсем незначительный, поэтому мы его трогать не будем. А вот низких частот нужно немного добавить.

Часто начинающие пользователи методом научного тыка добавляют конденсаторы в усилитель. Иногда им везет, а иногда нет.

Для начала обратим внимание на рекомендации автора:

На нашей собранной плате выходной конденсатор имеет ёмкость 2200 мкФ, входной — 1 мкФ. Нагрузка у нас 4 Ом. На схеме Худа входной конденсатор — 0.5 мкФ, а выходной — 5000 мкФ. Частенько любители увеличивают входной конденсатор для выравнивания АЧХ. Но на самом деле нужно увеличить ёмкость выходного.

Сейчас мы добавим по очереди конденсаторы и будем замерять АЧХ.

1. Добавляем входной конденсатор 3.3 мкФ параллельно 1 мкФ = 4.3 мкФ:

На входе  4.3 мкФ на выходе 2200 мкФ

Видно, что практически ничего не поменялось на нашем графике, поэтому конденсатор мы пока выпаяем.

2. Теперь добавим параллельно выходному конденсатору 2200 мкФ ещё на 4700 мкФ и смотрим график:

На входе 1 мкФ на выходе 6900 мкФ

Как видим, наша АЧХ стала лучше на низких частотах и этого вполне достаточно для комфортного прослушивания музыки.

3. Но нам этого, конечно же, мало. Мы хотим ещё, поэтому добавим ещё 4700 мкФ к нашим конденсаторам:

На входе 1 мкФ на выходе 11600 мкФ

АЧХ ещё немного выровнялась, но это незначительно.

4. Давайте вернем наш конденсатор на вход, видно еще небольшое выравнивание АЧХ. Получилась такая картинка:

На входе 4.3 мкФ на выходе 11600 мкФ

Посмотрев на график, вы можете выбрать вариант, который вам подойдет для 4 Ом. Если же у вас акустика 8 Ом, просто делите емкость конденсаторов на 2.

Для себя мы оставим 2 вариант, этого достаточно для нашего усилителя. То есть, на входе — 1 мкФ а на выходе — 2200+4700 мкФ.

Стабильность, мощность и сопротивление нагрузки.

Кремниевые планарные  NPN транзисторы обладают отличными высокочастотными свойствами (напомним, что это пишет человек в 1969 года про транзисторы с граничной частотой усиления в 4 МГц!), что способствует хорошей стабильности при работе на реактивную нагрузку. Автору не удалось найти комбинацию значений емкости и индуктивности для нагрузки, которые бы привели к возбуждению усилителя. Чисто индуктивная нагрузка может стать причиной неустойчивости усилителя, для устранения которой, достаточно зашунтировать резистор R3 конденсатором небольшой ёмкости, чтобы ограничить полосу частот на ВЧ.

Схема усилителя с указанными значениями номиналов элементов может без проблем работать с нагрузкой сопротивлением от 3 до 15 Ом. Тем не менее, для получения максимальной эффективности имеет смысл подобрать некоторые элементы под конкретное сопротивление нагрузки. В этом поможет таблица:

По таблице вы можете в зависимости от сопротивления нагрузки (ZL) определить необходимые напряжение питания и ток покоя, номиналы элементов, а так же чувствительность усилителя (Vin).

На каждом транзисторе выходного каскада рассеивается мощность порядка 17Вт. Чтобы температурный режим транзисторов не выход за безопасные пределы, их необходимо установить на ребристые радиаторы с достаточной площадью охлаждающей поверхности. Да, это будут довольно большие и массивные радиаторы. Такова плата за класс «А», простоту схемы и высокое качество звучания.

При напряжении питания от 30В и выше выходные транзисторы TR1 и TR2 следует заменить на MJ481s , а транзистор  ТR3 на 2N1613.

Выходное сопротивление предварительного усилителя, используемого совместно с усилителем мощности JLH не должно превышать несколько килоОм, иначе потребуются дополнительные каскады для согласования, что удлинит усилительный тракт и увеличит искажения.

Усилитель мощности JLH конструкции 2003г

Усилитель мощности JLH — это именно тот ультралинейный усилитель класса А, который без преувеличения может сравниться с ламповым звучанием. Что бы добиться лампового звука на транзисторном усилителе, нужно построить схему так, чтобы она могла абсолютно точно воспроизвести форму входящего сигнала на выходе звукового тракта, притом без переходных искажений. Поэтому, чтобы добиться таких характеристик, необходимо сконструировать аппарат, который сможет выполнять работу в чистом классе А. Но ввиду малого КПД таких схем, при использовании которых большая часть мощности блока питания рассеивается в виде тепла и только малая ее часть преобразуется в звуковой сигнал. Поэтому они используются в промышленности сравнительно реже, чем другие устройства такого типа.

Если это сказать понятным языком — усилитель мощности звука JLH потребляет 120 Вт но только 25-30 Вт остаются полезной мощностью получаемую на выходе. Вот такая топология является ультра линейной схемой чистого класса А. Легендарная схема английского инженера Джона Линсли Худа с выходной мощностью 12 Вт собрана всего лишь на четырех транзисторах, но здесь нужно четко понимать, что эти 12 Вт совершенно не те ватты, которые мы обычно понимаем прослушивая другие устройства. 12 Вт класса А, получаемые на выходе усилителя JLH — это звуковая картина, которую мне не приходилось раннее слушать никогда. Поэтому всем радиолюбителям рекомендую повторить схему Линсли Худа, чтобы ощутить всю прелесть звучания этого аппарата. К тому же есть возможность собрать устройство с применением германиевых транзисторов, то в таком случае этот усилитель мощности сможет запросто составить конкуренцию усилителю класса А выполненного на лампах. p>

Интересно, что эта схема созданная много лет назад и в наши дни пользуется огромной популярностью. Уже много позже эта разработка была модернизирована с целью увеличения выходной мощности, выполнение конструкции на современной компонентной базе, повысить температурную стабильность, параметрические характеристики и попытаться улучшить качество звучания. Прославленный усилитель JLH изготовленный по усовершенствованной схеме с использованием современной элементной базы в настоящее время считается как один из наиболее передовых в плане технического исполнения.

Тысячи радиолюбителей во всем мире повторяли эту легендарную схему. До сих пор не прекращаются дискуссии по поводу схемы усилителя JLH на различных интернет-площадках специального направления как на зарубежных так и русскоязычных. Но одно можно смело утверждать — усилитель звука JLH на данный момент является уникальным устройством из всех усилителей собранных на транзисторах имеющий теплоту лампового звучания и динамическим транзисторным звуком. При этом стоит отметить, что такое сочетание довольно редкое явление.

Характеристики и звучание.

Конечно, сухие цифры не дадут представления о звучании этого усилителя. Но раз принято измерять и указывать технические   характеристики, то и мы не будем отступать от этого правила.

На рисунке представлена амплитудно частотная характеристика усилителя JLH. Как видно, зависимость абсолютно линейна в диапазоне частот 50Гц-95кГц.

На рисунке представлена зависимость выходной мощности усилителя от чатоты:

Зависимость коэффициента гармоник от частоты:

Небольшой подъём на низких частотах обусловлен влиянием конденсатора С3.

Зависимость искажений (на частоте 1 кГц) от выходной мощности усилителя:

Хотя характеристики и звучание усилителя не сильно коррелированы друг с другом, тем не менее, полученные графики вселяют надежду на качественный звук, не хуже чем у ламповых усилителей.

Всё познаётся в сравнении! Поэтому был устроен сравнительный тест усилителей. В качестве эталонного использовался ламповый усилитель «Williamson», который построил сам Джон Линсли Худ, не жалея средств (использовались только самые высококачественные комплектующие) и времени (настройка усилителя была выполнена самым тщательным образом). Контрольная группа слушателей не смогла выявить в «слепом» тесте явного лидера.

Тогда был устроен тест, в котором принимали участие шесть различных усилителей: промышленные и самодельные, ламповые и транзисторные, в классе «А» и в классе «В». Разумеется в тесте остались усилитель «Williamson» и JLH и оба оказались лучше, чем другие ламповые усилители, участвующие в тестах. При использовании «быстрой коммутации» (когда не приходилось перекручивать на клеммах провода от акустических систем) удалось выявить нюансы в звучании этих усилителей. При общей схожести у транзисторного усилителя JLH оказались лучше проработаны самые верхние частоты спектра.

В звучании усилителей класса «В» и класса «А» различия были более заметны. У усилителя JLH не только отсутствовала «жёсткость» в верхнем регистре, особенно заметная на звучании струнных инструментов, но и в целом звук был более «лёгким», открытым.

Конечно, усилитель JLH по габаритам, массе, КПД и выделению тепла сильно проигрывал усилителям класса «В», но по мнению автора, разница в их звучании того стоит!

Справедливости ради стоит отметить, что у хорошего усилителя класса «В» указанные недостатки не сильно заметны и выявляются только при прямом тестировании усилителей, что называется «лоб  в лоб».

Продолжение следует…

Принцип работы

Из самого обозначения класса АВ нетрудно сделать вывод, что данный режим является гибридом класса А и класса В. Как работают усилители класса А, мы уже разобрались, а с классом В ознакомиться не успели, поэтому начнем с него. И для начала вспомним логику, которой руководствовался создатель усилителя класса А. Для того, чтобы получить возможность воспроизводить и положительную, и отрицательную полуволну с помощью одного активного элемента, он применил смещение средней точки (тока покоя) в середину рабочей зоны лампы.

Создатели усилителей класса В рассуждали по-другому: «Если одна лампа или один транзистор с нулевым смещением способен воспроизвести только одну полуволну сигнала, почему бы не добавить в схему еще один активный элемент, разместив его зеркально, чтобы воспроизводить другую полуволну?».

Это вполне логично, ведь при таком раскладе оба транзистора работают с нулевым смещением. Пока на входе усилителя присутствует положительная полуволна — работает один транзистор, а когда приходит время воспроизводить отрицательную полуволну, первый транзистор полностью закрывается и вместо него в работу включается второй. В английском варианте этот принцип действия получил название push-pull или, говоря по-русски, «тяни-толкай», что в общем-то очень хорошо описывает происходящее.

Если сравнивать класс В с классом А, наиболее очевидным преимуществом является то, что в классе В на каждую волну приходится полный рабочий диапазон транзистора (или лампы), в то время как в классе А обе полуволны воспроизводятся одним активным элементом. Это значит, что усилитель класса В будет вдвое мощнее усилителя класса А, собранного на таких же транзисторах.

Второй, чуть менее очевидный, но очень важный плюс класса В — нулевые токи смещения. Когда сигнал на входе равен нулю, ток, протекающий через транзисторы, тоже равен нулю, а это значит, что напрасного расхода энергии не происходит, и энергоэффективность схемы получается в разы выше, чем в классе А.

Однако из этого же факта вытекает и главный недостаток усилителя класса В. Момент включения транзистора в работу после полностью закрытого состояния сопровождается небольшой задержкой, поэтому при прохождении звуковым сигналом нулевой точки, когда один транзистор уже закрылся, второй транзистор не успевает мгновенно подхватить эстафету, и в этой самой переходной точке возникают небольшие временные задержки.

На практике это выражается в особенной нелюбви усилителя к тихой музыке, а также в плохой передаче микродинамики. И хотя история знает успешные реализации класса В, например — легендарный Quad 405, проблемы данного режима работы никуда не делись. Тот же 405-й не только радовал энергичным и мускулистым звучанием, но также имел явную склонность рисовать звуковую картину крупными мазками, масштабно, не размениваясь на мелочи.

Для того, чтобы сохранить все плюсы класса В и решить проблему переходных процессов, инженеры пошли на хитрость. Они включили оба транзистора со смещением, как это делается в классе А, но величина смещения при этом была выбрана существенно меньшая: так, чтобы покрыть лишь те моменты, когда транзистор близок к закрытию, выводя тем самым переходные процессы из рабочей зоны.

Это позволило усилителю класса АВ незаметно преодолевать нулевую точку, а также дало еще один крайне полезный эффект. При малой амплитуде сигнала, укладывающейся в пределы смещения тока покоя, подобный усилитель работает в классе А и, только когда амплитуда выходит за пределы выбранной производителем величины смещения, он переходит в режим АВ.

Два лучше чем один

Мысль об отдельных трансформаторах была как крошка в постели, не давала спать. Цапостроители не дураки, три штуки ставят! На питание ОУ, на цифру и на клок. Дело не хитрое. Вкинул вот такой торик на 9В. Звук стал заметно лучше. Весьма! Стал более выразительный. А вообще, словами не передать. У меня не было таких ЦАПов, не знаю как описывать. Все, что было до этого, рядом не стоит. Слушал бюджетные сидюки, видаки — это все мусор.

Надо вкидывать и второй трансик на 15В-0-15В. Третьего не дано, не предусмотрено на плате третье отдельное питание.

Сидел переслушивал плейлист, всякие ролики в Ютубе. Не понимал раньше, нафига их выкладывали. Теперь слышу — вопросы отпадают.