Усилитель JLH v.1996 авторской сборки на DIV платах с регулятором громкости ALPS
Усилитель JLH v.1996 авторской сборки на DIV платах с регулятором громкости ALPS
DIV платы для самостоятельной сборки усилитель JLH v.1996
DIV платы для самостоятельной сборки усилитель JLH v.1996
Установка платы усилителя мощности JLH1996 на радиатор
Установка платы усилителя мощности JLH1996 на радиатор
Усилитель JLH1996 в собраном состоянии, выходные терминалы WBT
Усилитель JLH1996 в собраном состоянии, выходные терминалы WBT

Доработки оригинальной схемы – усилитель JLH 1996 от автора Джона Линсли Худа

 

(… По прошествии двадцати пяти лет с момента появления в аудио прессе знаменитой схемы (усилитель JLH) ее автор - Джон Линсли Худ опубликовал большую статью с вариантами улучшений своей оригинальной конструкции. Доработки, приведенные ниже основаны на опыте тысяч радиолюбителей и одновременно - почитателей качественного звучания, собравших эту оригинальную схему

Оба усилителя: оригинальный, собранный по схеме 1969 года и обновленный, собранный в 1996 году и сейчас в 2016 поражают качеством звучания и являются сильными конкурентами ряду современных намного более дорогих, чем они – промышленных изделий. Усилитель А класса JLH вторгается в «запретную нишу» для транзисторных конструкций, ламповых усилителей и по качеству звучания вполне с ними соперничает.

Большая часть статьи Джона Линсли Худа посвящена идее создания транзисторной схемы, звучащей не хуже, а в отдельных местах – лучше ламповой. Джон описывает особенности работы ламповых схем, их достоинства и недостатки по сравнению с транзисторными. К самой схеме 1996 года, это отношение не имеет, поэтому я позволю себе эту часть статьи упустить…)

Оригинальная схема 1969 года до сих пор остается актуальной и часто воспроизводится энтузиастами - любителями высококачественного звучания практически без изменений. Транзисторы MJ480, MJ481 для выходного каскада, производившиеся в далеких 70 годах морально устарели и сейчас их очень сложно найти, их без проблем можно заменить на более современные и надежные транзисторы типа 2N3055.

Для достижения минимума искажений усилителя коэффициент усиления тока базы входного транзистора Tr4 должен быть выше коэффициента усиления Tr3. По абсолютной величине коэффициент передачи первого транзистора должен быть не менее 200, а второго не менее 150, и чем больше суммарный H21э этой пары, тем меньше суммарные искажения. Идеальный вариант: 250 – 300 для Tr4 и 150 – 200 для Tr3.

Один из вариантов модернизации выходного каскада – применение в качестве выходных Tr1 и Tr2 составных транзисторов типа MJ3001 (дарлингтонов) снижает уровень искажений на полной мощности с 0,1 до 0,01% (на частоте 1 кГц). Если смотреть спектр искажений, то у усилителя с составными транзисторами на выходе доминирует, как и в оригинальной схеме 1969 года вторая гармоника и он очень походит на спектр искажений лампового усилителя. При уменьшении выходной мощности с 10 до 1 Вт уровень искажений падает до таких величин, что фиксировать их с помощью измерителя гармоник становится невозможным.

Красивые цифры в звукотехнике это хорошо, и снижение искажений в 10 раз по идее должно приводить к улучшению звучания… Однако, прямое сравнение усилителя с выходным каскадом, собранным на обычных транзисторах 2N3055 с выходным каскадом, собранным на составных - MJ3001 показало прямо противоположный результат! Звучание усилителя на составных транзисторах типа MJ3001 и им подобных было явно хуже… И это - при искажениях усилителя на составных транзисторах в десять раз меньше чем у первоначального варианта…

 

(… Появился первый «эзотерический» результат, известный как: «не все то золото, что блестит». Малопонятный человеческой логике эффект, когда искажения по приборам ниже, а звук при этом явно хуже был замечен не только автором, а сотнями любителей, пытавшимися улучшить оригинальную разработку. Применение составных транзисторов в выходном каскаде этой конкретной схемы по приборам уменьшало уровень искажений в десять раз, но однозначно ухудшало звук…)

 

Улучшения схемы

 

 

Я попробовал альтернативные типы выходных транзисторов и улучшенный метод подстройки тока покоя выходного каскада. В выходной каскад я ввел дополнительный транзистор Tr5, включенный по схеме источника стабильного тока. При этом его базовую цепь запитал от простейшего стабилизатора напряжения, собранного на стабилитроне D1 и резисторе R4. Для оперативной регулировки тока покоя между анодом стабилитрона и плюсовым проводом питания поставил подстроечный резистор RV4 номиналом 4,7 кОм, который через резистор R7 номиналом 3,3 кОм подключил к базе этого дополнительного транзистора. Теоретически такое изменение схемы должно было улучшить параметры усилителя, но измерения показали лишь незначительное снижение нелинейных искажений, при этом разницы в звучании я не услышал вообще…

Далее я попробовал перевести усилитель JLH 1996 на двухполярное питание. Это позволило избавиться от дорогостоящего высококачественного разделительного конденсатора большой емкости на выходе усилителя (По современным аудиофильским канонам – чем меньше разделительных конденсаторов встречается на пути сигнала, тем лучше звучание усилителя).

Самым простым и эффективным способом модификации усилителя мне виделся перевод его выходного каскада в двухтактный режим. Это позволяло поднять выходную мощность, но потребовало бы применения цепей коррекции на высоких частотах из-за изменения коэффициента усиления выходного каскада и увеличившихся фазовых сдвигов. Этих изменений мне не очень хотелось, так как это нарушало саму однотактную идеологию первоначальной конструкции.

С момента опубликования в 1961 году в журнале Wireless World моей статьи, качественные транзисторные усилители создавались и создаются на основе каскадов, работающих в классе АВ и В. Наряду с высоким КПД и повышенной выходной мощностью им свойственны многие недостатки. Мой подход к разработке усилителя – применить выходной каскад, работающий в классе А, который лишен «болезней» транзисторных каскадов класса В, с их переключательными искажениями и т.д.

Исходная конструкция выходного каскада, работающего в классе А состоит из одного транзистора с резистором либо дросселем в коллекторе. К сожалению, у каскада с резистивной нагрузкой в коллекторе КПД не может превышать 12 %, а дроссель, повышая КПД до 18 % делает конструкцию усилителя неоправданно тяжелой и дорогой. Применение вместо резистора или дросселя в коллекторной цепи выходного транзистора второго транзистора, управляемого противофазным сигналом, позволило минимум в два раза поднять КПД. Суть идеи JLH – однотактный усилитель, работающий в классе А с активной нагрузкой в коллекторе выходного транзистора я оставил без изменений.

 

Выходная мощность

 

Чтобы повысить выходную мощность усилителя нужно поднять напряжение источника питания и увеличить ток покоя выходного каскада. Так как усилитель работает в неэкономичном классе А простое удвоение выходной мощности приводит к удвоению мощности потребляемой, и соответственно - выделяемой в виде тепла на выходных транзисторах. Попытки увеличить мощность еще больше, приводят к неоправданным затратам на радиаторы охлаждение выходных транзисторов и громоздкий и тяжелый блок питания.

Для построения усилителя с удвоенной выходной мощностью нужно обеспечить эффективный отвод тепла от транзисторов выходного каскада. Для этого требуются радиаторы с площадью поверхности не менее 2000 кв. см на каждый транзистор, а их в стереоусилителе – 4 штуки. При выходной мощности 20 Вт амплитуда выходного напряжения на нагрузке составляет 12 вольт, а ток покоя необходим не менее 2-х Ампер. В таком режиме на каждом выходном транзисторе рассеивается мощность более 40 Вт.

Современные транзисторы типа 2N3055 хорошо подходят для мощной версии усилителя. Они имеют максимальное паспортное напряжение КЭ 60 В, и ток коллектора 15 А, что позволяет каждому транзистору рассеивать около 100 Вт. Это конечно запредельный режим, и допускать рассеяние мощности более 50 Вт на каждый транзистор не следует. Проблема тут возникает не в максимальной рассеиваемой мощности транзисторов, а в способности передать это тепло от транзистора радиатору.

При указанных на схеме режимах, транзисторы 2N3055 работают, не заходя в область максимальных токов и напряжений и не требуют принятия дополнительных мер защиты. Однако включение предохранителей в цепи питания или нагрузки лишним не будет.

В обновленной схеме появился стабилизатор напряжения первого каскада на 15 В, предотвращающий проникновение фона в эмиттерную цепь транзистора Tr4. Смещение входного каскада, а за ним и нулевое напряжение на выходе усилителя задается подстроечным резистором Rv1. В случае применения стабилизированного питания первого каскада постоянное напряжение на выходе усилителя не превышает величины ± 50 мВ. Для минимизации ухода постоянного напряжения на выходе дополнительный транзистор Tr5 должен быть размещен на индивидуальном теплоотводе, не связанном с радиаторами выходных транзисторов.

 

Полоса рабочих частот

 

В первой версии усилителя полоса пропускания по уровню -3 дБ была не хуже 100 Гц – 250 кГц. Многие радиолюбители жаловались, что излишне широкая полоса пропускания не редко приводит к перегрузке усилителя промышленными высокочастотными помехами, наводимыми на вход усилителя. Для решения этой проблемы я ввел корректирующую цепь из конденсатора и резистора R3+C2, чем ограничил полосу пропускания сверху до 50 кГц. На качество звучания введенный фильтр никоим образом не повлиял. Для того, чтобы понизить граничную частоту до 7 Гц, на вход можно поставить вместо конденсатора С1 емкостью 0,47 мкФ, конденсатор емкостью 1 – 2 мкФ. При этом выходное сопротивление предыдущего каскада не должно превышать 10 кОм.

 

Результаты

 

Как инженер я предпочитаю ориентироваться в первую очередь на результаты измерений и спектров сигналов в особенности, чем на слуховые экспертизы разнообразных участников, участвующих в многочисленных тестах и сравнениях звучания моей схемы с другими конструкциями.

Проверка обновленного усилителя измерительными приборами показала присутствие не более 0,1 % искажений при максимальной выходной мощности. При уменьшении выходной мощности искажения плавно снижались до уровня, когда их уже невозможно было обнаружить имеющимися у меня приборами. В спектре искажений доминирует вторая гармоника, а сам спектр оказался быстро спадающим по амплитуде и весьма похожим на таковой у однотактных ламповых схем. Зато абсолютная величина искажений в моей конструкции была в несколько раз меньше чем у аналогичного по мощности лампового усилителя. Полученные результаты служат мне весомым доказательством правильности подхода к выбранной схемотехнике.

Обновленная схема показала высокую стабильность работы, отсутствие переходных процессов при испытании прямоугольными импульсами и полное отсутствие выбросов и паразитной генерации на реактивной нагрузке. При изменении питающего напряжения, тока покоя и характера нагрузки схема ни разу не возбудилась и не потребовала цепей высокочастотной коррекции.

При натурных испытаниях предлагаемый усилитель JLH 1996 звучал не хуже, а для отдельных экспертов даже лучше знаменитого лампового усилителя «всех времен и народов» собранного по схеме Williamson на самых лучших доступных мне комплектующих.

 

(… Для Джона Линсли Худа эталоном звучания и подхода к построению ламповой техники являлся двухтактный усилитель по схеме Williamson на революционных на то время по характеристикам и конструкции лампах КТ-66. Усилитель был охвачен неглубокой ООС и снабжен кенотронным блоком питания…)

 

Принципиальная схема Williamson на Рис.3:

 

P.S. При сравнимом качестве звучания с лучшими ламповым конструкциями усилитель JLH 1996 отличается предельной простотой, малой стоимостью комплектующих и их доступностью. Вы можете заказать у нас усилитель JLH 1996 с разной выходной мощностью под свою акустику или послушать и приобрести готовый аппарат. Для этого перейдите по ссылке.

 

Ссылки по теме

 

 

Опубликовано:
aovox
Усилитель JLH часть 3 - версия автора JLH-1996
Усилитель JLH часть 3 - версия автора JLH-1996

Создано:

Автор

Разработка сайта webtraktor