Предыстория. Почему я решил сделать новую ОМ? А потому-то захотелось сделать усилитель для себя, хороший, но не хотелось «городить огород» и изобретать что-то сложное, монстроподобное, поэтому я начал экспериментировать со старой схемой оплеухи с целью получения максимального качества, при минимуме деталей. Наверное, многие с этого форума помнят мой симметричный усилитель – большой и сложный. Так вот, новая оплеуха, при всей простоте схемы не уступает не на грамм тому симметричному усилку. Сделать сложную схему – просто, а вот сделать качественную схему и при этом отказаться от ведра транзисторов и печатки размеров метр на метр – куда сложней. Поэтому основная цель разработки усилителя была – получить максимальные параметры, при максимальной простоте схемы и это было достигнуто оптимизацией режимов работы каскадов, применением других полупроводников и некоторыми изменениями в схеме.
Схема усилителя. Схема представляется собой типичного Линна известного еще нашим предкам с давних времен. Особенность схемы не в новизне, которой тут и нет, а в современной элементарной базе и правильно и тонко подобранных режимов работы и правильной коррекции. Все это позволило получить от вполне стандартной схемы очень хорошие характеристики и великолепное звучание.
Технические характеристики усилителя
Ниже привожу основные технические характеристики, большинство из них было измерено с помощью приборов, а скорость нарастания была рассчитана.
Частотный диапазон относительно 10 кГц (-0,1дБ) = 25 – 40000 Гц
Частотный диапазон относительно 10 кГц (-1дБ) = 8 – 125000 Гц
Частотный диапазон относительно 10 кГц (-3дБ) = 4 – 250000 Гц
Максимальная выходная мощность (Нагрузка 8 Ом, 1 кГц) = 97,4 Вт
Максимальная выходная мощность (Нагрузка 8 Ом, 20 кГц) = 96,7 Вт
THD+N (при Pвых<=60 Вт, 20 кГц) <= 0,0009%
THD+N (при максимальной выходной мощности, 1 кГц) = 0,003%
THD+N (при максимальной выходной мощности, 20 кГц) = 0,008%
Макс. скорость нарастания выходного напряжения (для диф.каскада) = 225 В/мкс
Макс. скорость нарастания выходного напряжения (для КУНа) = 187 В/мкс
Диапазон питающих напряжений = +/- 20В … +/- 60В
Номинальное напряжение питания (100 Вт, 4 Ом) = +/- 36В
Номинальное напряжение питания (100 Вт, 8 Ом) = +/- 48В
Элементная база или «из чего собирать?». При сборке любого УМЗЧ следует помнить, что каждый компонент усилителя, каждый конденсатор, транзистор и даже резистор влияет на звучание усилителя и соответственно на конечный результат, поэтому при сборке усилителя следует выбирать наиболее качественные компоненты из доступных. Далее я расскажу некоторые важные моменты касающиеся элементарной базы.
Резисторы. Все резисторы, кроме дополнительно указанных на схеме, выбираем рассчитанные на мощность 0,25 Вт. Лучше применять металлопленочные резисторы из-за их меньшего шума. Можно применять как советские МЛТ, так и любые их китайские аналоги. Резисторы сильного влияния на звучания не оказывают, но не все… Резисторы в эмиттерах VT13, VT14 могут оказать сильное влияние на звук на высоких мощностях, поэтому в качестве этих резисторов лучше применить что-то по качественней. Не допускается в качестве R26-R29 применять проволочные резисторы из-за их паразитной индуктивности. Стремиться применять высокоточные резисторы (с погрешностью 1% и менее) не нужно, т.к. сильного влияния на конечный результат это не окажет. Допустимо применять резисторы с допуском 10%. Подстроечные резисторы (R3 и R16) следует брать импортные, многооборотные (это облегчит настройку усилителя), такие как на фото усилителя.
Конденсаторы. Основное внимание необходимо уделить качеству конденсаторов, особенно тем, которые стоят на пути прохождения сигнала (С1 и С2). В роли этих конденсаторов лучше выбрать наиболее качественное из возможных. В качестве С1 лучше применять конденсаторы фирмы Epcos. Можно применять конденсаторы производства СССР типа МБМ, К78-19, К71-7 или (что хуже) К73-17, либо его китайский аналог (коричневый такой, вы наверняка его видели). Не допускается применений в качестве С1 керамического конденсатора. В качестве С2 лучше применить не полярный электролит, но можно и полярный (что хуже). С2 лучше выбрать так же от известной фирмы например Samwha, но можно применять и не дорогие полярные и не полярные электролиты. Стоит избегать электролитов фирм Elzet, Chang и других китайских «брендов». Не в коем случае нельзя применять электролиты производства СССР, т.к. они уже давно высохли и не могут обеспечить своих параметров. Конденсаторы С7 и С8 необходимо так же применять по возможности более качественные, но к ним можно не предъявлять настолько высоких требований как к выбору конденсатора С1. В качестве С7 и С8 не желательно, но все же можно применять керамические конденсаторы. Конденсаторы C3, C4, C5 и C6 желательно найти пленочный, но если это не удастся, то можно применить керамические конденсаторы. Конденсаторы С9, С10, С12, С13, С15, С16, С21, С22 – электролиты, фильтр питания. Их качество особой роли не играет, но опять же стоит избегать левых китайских контор, а так же высохших советских конденсаторов. Напряжения этих конденсаторов необходимо выбирать в соответствии с напряжением питания. Конденсаторы С11, С14, С17, С18, С19, С20 – пленочные, не полярные. Напряжение так же следует выбирать в соответствии с напряжение питания. Их качество так же сильного значения не имеет, но лучше выбрать что-нибудь по лучше.
Транзисторы. По транзисторам особо нечего говорить. Самое главное правило – это применять то, что указано на схеме и сюрпризов не будет. Не стоит применять транзисторы-аналоги производства СССР, а так же категорически не рекомендуется применять транзисторы KSE340/350 (MJE340/350) – это может привести к самовозбуждению усилителя. При покупке транзисторов следует опасаться поддельных транзисторов.
Некоторые важные моменты по сборке усилителя. Теперь когда с элементарной базой разобрались и определились из чего будем строить усилитель необходимо разобраться с другими не менее важными моментами.
Радиатор. Усилитель работает в классе AB и поэтому нуждается в очень серьезном охлаждении. Качественной характеристикой радиатора является площадь его поверхно-стей. Для отвода 1 Вт тепла необходимо 15-20 см2 площади радиатора (для алюминия и его сплавов). Необходимую площадь радиатора можно рассчитать по формуле: S=Pвых*(1-КПД)*(15..20), где Pвых – выходная мощность усилителя. Для 100 Вт-ного усилителя площадь радиатора должна находится в пределах: от S=100*(1-0,55)*15=675 см2, до S=100*(1-0,55)*20=900 см2.
Блок питания. БП можно и нужно рассчитывать с помощью программы PowerSup. Эта программа рассчитает вам необходимую мощность трансформатора, подберет диоды, укажет необходимую емкость фильтра питания и нарисует схему.
Некоторые важные моменты. Далее просто перечислю, что необходимо учитывать при сборке:
1. Допускается нагрев транзисторов VT7 и VT10 до 60 градусов – это их нормальный режим работы.
2. Транзисторы VT11, VT12, VT13, VT14, VT9 должны быть установлены на ОДНОМ радиаторе.
3. Необходимо пролудить силовые дорожки на плате усилителя (земляную, выходную, дорожки питания и эмиттерные дорожки выходников), остальные дорожки по желанию, но следует помнить что медь со временем будет окисляться.
4. Усилитель необходимо настраивать с закороченным входом и только после 10 минутного прогрева.
5. Усилитель не имеет защиты от КЗ, перегрева и от постоянного напряжения на выходе, поэтому не допускается использование усилителя без дополнительных средств защиты.
6. Блок питания должен обеспечивать низкий уровень пульсаций питающего напряжения и обеспечивать необходимую выходную мощность.
7. При включении усилителя без схемы задержки подключения АС возможен небольшой щелчок при включении.
8. Усилитель собранный на исправных деталях запускается сразу без всяких проблем.
Настройка усилителя. Вот вы уже и собрали усилитель и возможно вам уже даже удалось «насладиться его звучанием», но чтобы усилитель действительно звучал без кавычек необходимо произвести с ним некоторые действия называемые – настройка. Далее я по пунктам распишу как и что крутить чтобы усилитель запел.
Настройка тока покоя. Настройку тока покоя следует производить только после 10 минутного прогрева усилителя. Между эмиттерными резисторами VT13 VT14 включаем милливольтметр. Подаем напряжение на усилитель. Вход усилителя должен быть замкнут на землю. При первом пуске вольтметр может показать что-то от 0 до 15 мВ. С помощь R16 выставляем необходимый ток покоя. Сам ток вычисляем по формуле: I(пок.)=U/R , где U – показание вольтметра (в вольтах, 1В=1000 мВ), R – сопротивление между эмиттерами выходников (по схеме = 0.47 Ома). Рекомендую выставлять ток покоя 60 – 130 мА, это соответ-ствует показаниям милливольтметра 30-60 мВ. Регулировка осуществляется с помощью подстроечного резистора R16, при первом включении сопротивление R16 должно быть максимальным. Ток покоя может со временем и в процессе прогрева усилителя изменяться на +/-10% – это нормально.
Выставление «нуля» на выходе усилителя. Подключаем между выходом и землей милливольтметра постоянного тока и вращая движок подстроечного резистор R3 добиваемся нулевого значения постоянного напряжения на выходе. Регулировку так же проводим при закороченном на землю входе. При первом включении движок подстроечного резистора R3 должен находится в среднем положении. Постоянное напряжение на выходе усилителя может слегка «гулять» (+/-3 мВ) это нормальная ситуация.
Если усилитель не запускается с первого раза. Правильно собранный на исправных деталях усилитель запускается сразу и начинает работать после первого же включения и даже без настройки. Если усилитель после первого включения не работает правильно: постоянное напряжение на выходе, перегрев, дым, самовозбуждение, тут скорее всего ваша вина. Для начала необходимо проверить монтаж, качество пайки, отмыть плату от канифоли или других флюсов. Проверьте все номиналы резисторов на совпадение со схемой, сверьте цоколевку транзисторов. Пользуясь картой напряжений сверьте все режимы работы активных элементов измеряя напряжение в контрольных точках схемы.
Самовозбуждение усилителя и как его устранить. Самовозбуждение – это такое явление при котором усилитель превращается в генератор и сам создает на своем выходе какие-либо колебания. С самовозбуждением необходимо бороться. Признаками самовозбуждения могут быть: повышенный нагрев выходных транзисторов даже без сигнала, писк, треск на выходе усилителя (который слышно в динамике подключенном к усилителю), нагрев резистор R30, повышенный шум в динамике, повышенное потребление тока усилителем. Признаки при самовозбуждении могут присутствовать или все сразу или какой-либо один из них. Чтобы побороть самовозбуждение необходимо увеличить емкость конденсатора C5 до 33 пФ – 47 пФ. Можно так же увеличить емкость конденсатора C4 до 330 пФ. Так же хорошим и точным способом устранения самовозбуждения является увеличение номинала резистора R9 (чем больше номинал резистора, тем меньше вероятность возникновения самовозбуждения, но при этом немного будет ухудшаться качество звука). В крайнем случае, если эти способы не помогут, можно увеличить емкость конденсатора С3 до 510-680 пФ. Этих мер должно быть более чем достаточно чтобы победить любое самовозбуждение усилителя, а если после всех этих манипуляций генерация не пропала, то скорее всего вы сами где-то накосячили: возможно вы не отмыли плату от флюса или канифоли, или у вас левые детали.
Благодарю всех, кто принимал участие в обсуждении усилителя на форуме сайта «Паяльник». Именно благодаря вам и вашей поддержке был разработан этот усилитель. Без вас нечего бы не получилось.
Особую благодарность хочу выразить Лепёхину за разработку правильной разводки для усилителя, а так же Gora за то, что он взял на себя заводское производство плат для моего усилителя.
Так же хотелось бы поблагодарить всех кто собрал мой усилитель, всех кому не равнодушно мое творчество, спасибо вам всем!
FAQ по усилителю, более подробное описание.
Помощь на форуме
Автор проекта: Стельмах Илья (Nem0)
Почта: [email protected]
Беларусь, Молодечно
2012
Схема интересная, если бы к ней еще чертеж печатной платы.