Несколько схем транзисторных умзч, хронология радиолюбителя

Легендарный оконечник First Watt F5 Nelson Pass класс А — принципиальные схемы усилителя

Принципиальные схемы усилителя Нельсона Пасс — в этой публикации представлен легендарный, несложный двухкаскадный, двухтактный усилитель мощности класса А — First Watt F5 от Nelson Pass. Нельсон Пасс широко известен как приверженец создания маломощных высоко линейных аппаратов категории HI-END.

Очень простая топология, выполнена по двухтактной схеме, с использованием комплементарных полевых транзисторов со статической индукцией, таких как JFET, для предварительного каскада усиления, и мощных полевиков MOSFET установленных в оконечном тракте.

Принципиальная схема высококачественного усилителя First Watt F5

Технические характеристики

Корпус усилителя выполнен в строгой лаконичной форме. На передней панели установлен электрический разъем типа IEC с встроенным предохранителем и устройством защиты, которое в случае резкого скачка тока отключает схему от питания. Ну и сам выключатель с подсветкой. Внутри корпуса установлен силовой тороидальный трансформатор 300W с двумя обмотками по 17v. Выпрямительный тракт обеспечен парой диодных мостов, расчитанных на максимальный ток 25А, установлено четыре электролитических конденсатора имеющих емкость 22000µF/35v каждый.

Кроме этого имеется дополнительный блок питания, состоящий из отдельного трансформатора мощностью 3W и напряжением 12v. Этот резервный БП служит для включения реле, которое управляется схемой входных селекторов. Всего там установлено 3 входных селектора на реле, переключение выполняется пр помощи галетного переключателя.

Прежде чем использовать усилитель его необходимо настроить должным образом. Выполняется настройка с помощью двух подстроечных резисторов, которые расположены на печатной плате. В виду того, что усилитель работает в классе А и очень близок по звучанию к ламповому аппарату, то и настройка у него похожая на ламповый.

Поэтому, выполнять предварительную подстройку нужно через 1 час после его включения, это нужно для определенного прогрева всех компонентов схемы. А уже более точную корректировку рекомендуется производить примерно через пару часов работы. После эксплуатации в течении полумесяца, следует опять проверить настройки на предмет возможного изменения установленных ранее параметров. Дело в том, что изначально установленные значения, в процессе использования усилителя и полного его прогрева всех каскадов.

Через пару часов воспроизведения каких либо музыкальных композиций на средней громкости, мощные транзисторы в выходном каскаде нагреваются до температуры 45°С, в принципе у класса А так должно и быть. Следовательно, увеличивать площадь охлаждения выходного тракта в дальнейшем не планируется. В виду того, что установленные четыре алюминиевых радиатора, предварительно анодированных, а затем зачерненных, имеющие размеры 4 см толщины, 15 см высоты и в длину 20 см, вполне справляются с рассеиванием тепла.

Согласно инструкции разработчика, устанавливать выходное напряжение нужно в пределах 0,6v с помощью постоянных резисторов R11 — R12 с номинальным значением 0,47 Ом. При этом нужно еще следить за постоянным выходным током, так как выставить напряжение 0,6v можно двумя вариантами, получая разные величины U на выходе. В этом случае получилось установить 8mV и 14mV на двух каналах при падении напряжения на резисторах в пределах 0,57v.

По рекомендации первоисточника силовой трансформатор нужно устанавливать с двумя обмотками по 17v на каждой и током 8А. Около 60W в виде тепла рассеивается каждым теплоотводом, в общей сложности это получится более 120W. В результате измерений, потребляемая мощность составила 155W, это без подачи сигнала на вход.

В конечном итоге, собранный усилитель выдает великолепное, теплое, что при воспроизведении компакт-дисков улавливаешь разницу относительно CD и DVD дисками. Такой звуковой картины на стандартном усилителе мощности добиться невозможно.

Документация усилителя предоставляется его создателем бесплатно: PDF

Скачать: Передняя и задняя панели в формате fpd

Принципиальная схема.

Вы не поверите, но оригинальная схема, которая была опубликована в далёком 1969 году, до сих пор остаётся актуальной:

Разве что, выходные транзисторы типа MJ480 / 481 морально устарели и их стало сложно найти. Они без проблем могут быть заменены на более современные и надёжные 2N3055.

Как отмечалось ранее, для минимизации искажений усилителя коэффициент передачи тока база транзистора TR1 должен быть равен или выше, чем у транзистора TR2. Очень хорошим решением оказалось использование в выходном каскаде составных транзисторов Дарлингтона типа  MJ3001 в качестве Tr1. На частоте 1 кГц, это снижает уровень искажений на мощности близкой к ограничению с 0,1% до 0,01%. При этом, как и прежде, в спектре доминирует вторая гармоника. При снижении выходной мощности уровень искажений падает. Собственные искажения и шумы измерительного оборудования не позволили точно измерить их уровень.

Хотя красивые цифры — это хорошо, тем не менее, я провел тестовые прослушивания этих вариантов и лампового усилителя Williamson. Справедливости ради я вынужден рекомендовать к использованию всё же транзисторы типа 2N3055  в качестве TR1 и TR2.

Блок питания и преамп

Следовательно, нужен хороший предварительный усилитель — ламповый, транзисторный, любой. Выбрал вот такой вариант:

Ибо уж если полевики, то полевики до конца.

На входе диодного моста — 60 Вольт (трансформатор ТПП-235-220-50), на выходе БП — 58,8 Вольт, в обоих плечах. Резисторы R1 — 1К5; R2, R3 — 47 Ом. Все резисторы — 2 Ватта мощностью. Транзистор в БП — TIP29A. Стабилитроны Zener на 10 Вольт, 5 Ватт.

По поводу усилителя мощности, вот комментарии по результатам первых испытаний:

1. Каждый канал собирается согласно первой схемы, и каждый канал должен питаться от отдельной вторичной обмотки трансформатора со своим диодным мостом и конденсатором.
2. Радиатор и еще раз радиатор!
3. Подстроечник 500 Ом за неимением заменил на многооборотный 1 кОм, следовательно 1.8 кОм резистор поменял на 1.2 кОм.
4. Переключатель режимов (1.5А/3А) делать не стал, поскольку необходимость этого очень сомнительна, следовательно второй резистор 0,47 не нужен. Вместо трехватного 0,47 использовал три 2-омных двухватника параллельно (МЛТ-2, например).
5. Питается от трансформатора из фирменного сабвуфера с двумя вторичными обмотками по 24 Вольта и одной 14 Вольт (это будет питание схемы индикации).
6. Напряжение на истоке транзистора в блоке питания канала (правый верхний по схеме) — 22.5 Вольта.
7. Напряжение на предохранителе (относительно минуса питания) — 10.9 Вольт. Сколько не крутил подстроечные резистор, большего добиться не удалось.

Первый канал предварительного усилителя собран, протестирован, хотя и не без накладок. Вместо 22 Ом (R102) резистора сперва поставил на плюс питания 22 кОм и огорчился, когда конструкция начала издавать в колонке хрипы и стоны. Благо перепутал не наоборот, и вместо килоомов не впаял омы — могло бы кончиться плачевно и с дымком. Поменял резистор — выставил напряжения (по сути, достаточно выставить 20 Вольт на стоке полевика, остальные напряжения с небольшим допуском получились сами) подстроечным резистором. И вуаля — чистый, мягкий и в то же время насыщенный звук с виниловой пластинки играет в 8-омную колонку очень красиво!

В общем вот, стерео вариант фоловера + предусилитель + блок питания к преампу готовы, проверены, протестированы.

По результатам могу сказать:

• Для каждого канала УМЗЧ отдельная вторичка нужна и отдельный блок питания.
• Греется этот усилитель по взрослому, посему радиаторы и еще раз радиаторы.
• По звуку: чистый он, что-ли реальный какой-то, в общем приятный на слух.

На этом, пожалуй, все. Огромная благодарность моим друзьям Сергею и Игорю за идейное вдохновение, теоретическую и практическую помощь. Схему собрал и испытал — neo_work_tyumen.

   Обсудить статью УМЗЧ А КЛАССА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Промежуточные классы работы

У класса работы «А» имеется разновидность – класс «А+». При этом низковольтные входные транзисторы усилителя этого класса работают в классе «А», а высоковольтные выходные транзисторы усилителя при превышении их входными сигналами определенного уровня переходят в классы «В» или «АВ». Экономичность таких каскадов лучше, чем в чистом классе «А», а нелинейные искажения меньше (до 0,003 %). Однако звук у них также «металлический» из-за наличия высших гармоник в выходном сигнале.

У усилителей еще одного класса — «АА» степень нелинейных искажений еще ниже – около 0,0005 %, но высшие гармоники также присутствуют.

Выход усилителя

На выход к усилителю можно подключить как другой усилитель, который усилит сигнал еще больше, так и динамическую головку.
Динамическая головка — это обычный динамик. Он воспроизведёт звук с выхода транзистора VT1.

Однако и тут есть много нюансов.

Самое важное касается согласование сопротивления нагрузки и сопротивления усилителя.

Если сопротивление выхода транзистора намного больше, чем у динамической головки, то он не сможет передать всю мощность. Как минимум большая часть напряжения останется на его контактах.

Для данной схемы нужен динамик с сопротивлением около 1 кОм.
Если поставить меньше, например, на 4 Ома, то и половина мощности не воспроизведется, а коллектор VT1 начнет еще сильнее нагреваться.