Макет усилителя JLH-2003 с установленными вертикально радиаторами охлаждения выходных транзисторов
Макет усилителя JLH-2003 с установленными вертикально радиаторами охлаждения выходных транзисторов
Выходные транзисторы закреплены не на радиаторах, а на переходных пластинах, для усилителя JLH-2003 это плохое решение
Выходные транзисторы закреплены не на радиаторах, а на переходных пластинах, для усилителя JLH-2003 это плохое решение
В готовом корпусе к радиаторам с горизонтальным оребрением придется применить вентилятор, JLH2003
В готовом корпусе к радиаторам с горизонтальным оребрением придется применить вентилятор, JLH2003
Усилитель звука JLH2003 собран по схеме - двойное моно, блок питания в нем стабилизированный
Усилитель звука JLH2003 собран по схеме - двойное моно, блок питания в нем стабилизированный

Усилитель мощности звука JLH версия 2003 года

 

Знаменитая схема усилителя мощности Джона Линсли Худа, придуманная и опробованная им в далеком 1969 году несколько раз модернизировалась как самим автором, так и тысячами его последователей. Что интересно, несмотря на зрелый возраст и огромное количество других усилителей эта разработка прекрасно дожила до наших дней и сейчас пребывает на пике своей популярности.

В 2003 году друг Джона Линсли Худа классический музыкант – пианист, аудиофил и истинный радиолюбитель Тим Берн провел большую работу по модернизации конструкции усилителя мощности JLH-1969 и JLH- 1996. Идея доработки: Увеличить выходную мощность, перевести усилитель на современную элементную базу, улучшить параметры и температурную стабильность, и по возможности – улучшить звучание.

В результате получился усилитель мощности JLH-2003 года Рис.1:

 

 

Регулировка выходного напряжения

 

Попробовав разные варианты схемы для питания входного каскада на транзисторе Q4: Интегральный стабилизатор на микросхеме, дискретный стабилизатор на двух транзисторах, просто RC цепочку Тим Берн пришел к выводам:

 

 

В версии 2003 года Тим применил в первом каскаде источник тока на транзисторах Q5 и Q6. Звук не ухудшился, шум полностью пропал и при этом заметно уменьшился дрейф постоянного напряжения на выходе, который мучает многих любителей, собравших традиционную схему JLH-1969 или JLH-1996.

 

Ток покоя выходного каскада

 

Повторившие схемы 1969 и 1996 года радиолюбители часто писали, что авторский вариант усилителя мощности звука JLH-1969 (с неудобной регулировкой тока покоя) звучит лучше… В многочисленных симуляторах - искажения усилителя, собранного по схеме 1969 года, так же были меньше. Тим Берн собрал обе версии усилителя на одинаковых комплектующих и провел серию сравнительных прослушиваний. В его версии модель JLH-1996 звучала лучше, и он решил усовершенствовать дальше все же ее.

Джон Ли Худ предложил ему для регулировки тока покоя попробовать такой же источник тока, который он применил для питания первого каскада (На схеме это транзисторы Q7 и Q8). Предварительное моделирование в симуляторе показало уменьшение искажений по сравнению с вариантом 1996 года в 2 раза и явное уменьшение искажений на низких частотах, вызываемое влиянием конденсатора обратной связи. Как бонус, из-за увеличения размаха напряжения – выросла выходная мощность. Тим включил источник тока в цепь питания предвыходного транзистора и провел сравнительное прослушивание обоих вариантов усилителя. Обновленный усилитель с двумя источниками тока по звуку явно выиграл у обоих предыдущих концепций 1969 и 1996 годов.

 

Блок питания

 

Многие любители, собравшие обе схемы JLH отмечали, что усилитель питаемый от стабилизированного источника питания звучит лучше, хотя это не факт. Со стабилизатором напряжения усилитель А класса работает стабильнее – это неоспоримо, но по части звука мнения расходятся.  Тим заменил классический стабилизатор напряжения на микросхеме LM317 дискретным стабилизатором напряжения с умножителем емкости. Звучание усилителя с дискретным стабилизатором ему понравилось больше, но не кардинально. При питании каждого канала усилителя от отдельного стабилизатора напряжения звук прибавил в качестве довольно существенно. Итого, базовой стала схема с двухполярным источником питания без выходного конденсатора, с применением в каждом плече стерео усилителя - своего дискретного стабилизатора напряжения с умножителем емкости. Теме выбора лучшего блока питания для усилителя звука JLH будет посвящена следующая статья.

 

Конденсатор в цепи обратной связи

 

Многие радиолюбители, повторившие усилитель мощности звука JLH, пишут о значительном улучшении качества звучания при удалении электролита С4 из цепи отрицательной обратной связи. Это неудивительно, в ламповой звукотехнике последних лет активно пропагандируется отказ от отрицательной обратной связи, благотворно влияющий на итоговое качество звучания. При уменьшении ООС или ее выключении как ламповый, так и транзисторный усилители становятся неустойчивыми и подверженными температурному дрейфу. Они требуют намного более тщательной регулировки и периодической подстройки режимов во время эксплуатации. Зато звук по мнению отключивших обратную связь становится легким и открытым.

При повторении усилителя JLH к удалению электролитического конденсатора из ООС нужно подходить очень осторожно. Глубина отрицательной обратной связи по постоянному току без конденсатора заметно уменьшается (при наличии электролита она составляет 100% и жестко стабилизирует режимы транзисторов). При удалении электролита постоянное напряжение на выходе усилителя довольно заметно плывет в связи с изменением температуры транзисторов.

Тим выяснил, что снизить дрейф напряжения при разогреве усилителя до минимума можно разместив транзистор первого каскада Q4 в непосредственной близости от транзисторов стабилизатора тока Q5, Q6. В идеале их следует приклеить на общую металлическую пластинку или друг к другу. Для точной установки 0 напряжения на выходе усилителя в базовую цепь транзистора Q6 следует ввести подстроечный резистор Vr3. Этим резистором (после прогрева) Тиму удалось установить постоянку на выходе усилителя не более 50 мВ Рис.2.

 

 

При повторении конструкции с двухполяным питанием (без выходного разделительного конденсатора) и при удалении электролита из цепи обратной связи в схеме обязательно должна быть установлена быстродействующая защита акустики от аварийного появления постоянного напряжения на выходе. Иначе рискуем сжечь дорогостоящие динамики в колонках.

Для удержания нулевого постоянного напряжения на выходе можно применить интегратор напряжения, но многие любители, попробовавшие его у себя, отмечают ухудшение звучания. Поэтому данное решение применяется не часто.

При исключении электролитического конденсатора из цепи ООС увеличивается фон переменного тока, а усилитель очень чувствительным к конструкции блока питания. Победить фон с удаленным конденсатором ООС и обычным блоком питания практически невозможно, тут приемлем только стабилизатор напряжения. Заметно ослабить фон 50 Гц на выходе усилителя если общего стабилизатора напряжения нет можно введя дополнительный конденсатор в схему источника тока первого каскада Рис.3:

 

Повышение выходной мощности

 

Выходная мощность усилителя JLH с обычно применяемыми в выходном каскаде двумя транзисторами не превышает 10-20 Вт. Она ограничена низким КПД выходного каскада (не более 25%) и при выходной мощности - допустим в 20 Вт на выходных транзисторах рассеивается 2х40 Вт, а это очень много. Хотя существуют транзисторы с допустимой мощностью рассеяния и в 120 Вт, проблема возникает в качественном отводе выделяющегося тепла от транзисторов к радиаторам. Для усилителей класса А это - самое узкое место. К тому же далеко не у всех любителей качественного звука имеются высокочувствительные колонки.

Увеличение выходной мощности минимум в два раза дает запараллеливание выходных транзисторов, тогда рассеиваемая на них мощность, не выходит за область допустимых режимов. Схема усилителя мощности звука JLH-2003, отдающая в нагрузку от 40 Вт и выше представлена на Рис.4:

 

 

В таблицу сведены основные мощностные показатели усилителя JLH-2003 с параллельным включением двух пар выходных транзисторов. Мощность на выходе указана для резистивной нагрузки.

 

Конструкция

 

По уверению Тима Берна и других радиолюбителей в усилителе JLH-2003 рассчитанном на 40-60 Ватт выходной мощности греются абсолютно все элементы: Радиаторы выходных транзисторов, трансформатор и диоды в блоке выпрямителя, четыре стабилизатора напряжения в плечах питания, собранные на мощных транзисторах, прибавляют свои пять шесть градусов и т.д. В усилителе JLH конструкция и отвод тепла являются чуть ли не главной задачей. Если сюда добавить необходимость тщательной регулировки каждого собранного экземпляра усилителя и его низкий КПД, становится понятной причина того, что крупные компании, выпускающие электронику, обошли эту схему стороной.

При повторении усилителя отводом тепла нужно озаботиться в первую очередь. В ряде случаев разумнее применять активное охлаждение на примере радиаторов процессоров и кулеров системных блоков компьютера. При выходной мощности 2 х 40 – 60 Вт размеры обычных пассивных радиаторов выходных транзисторов в сумме должны быть не меньше 8-12.000 кв.см. а это очень много. В самое слабое место, между выходными транзисторами и радиатором необходимо устанавливать тонкие слюдяные прокладки или специальные термопроставки на основе оксида бериллия, которые обладают наилучшей теплопроводностью и существенной ценой.

По отзывам радиолюбителей нормальная «рабочая» температура усилителя мощности звука JLH-2003 около 55-60 Градусов Цельсия. Это если подходить к его конструкции стандартными методами и не применять для охлаждения кулеры и в максимальной комплектации жидкостное охлаждение, как это делается оверклокерами для разгона процессоров и видеокарт. Хотя с подобным охлаждением усилитель работает лучше всего, плюс мало весит…

 

«Улучшайзинг»

 

За 45 лет повторений конструкции была масса попыток кардинально ее улучшить и изменить. Одно из направлений – перевод всей схемы или ее части на полевые транзисторы, которых в 70 годах прошлого века еще не производилось. Самый яркий приверженец этой идеи, в результате развивший и основавший собственный бренд – Нельсон Пасс. Намного позже Джона Линсли Худа он увлекся созданием усилителей по минималистской идеологии работающим в классе А. Его увлечение и разработки переросли в устойчивый бизнес. Усилители Нельсона Пасса эдакая реинкарнация биполярной технологии JLH на современных полевых транзисторах. Изделия его фирмы однозначно попадают в категорию Hi-End и стоят особняком в ряду многих производителей дорогой аудио техники. Звучание усилителей на полевых транзисторах Нельсона Пасса сравнимо со звучанием JLH и стоит с ними на одной ступени. Преимущество полевых транзисторов – намного более высокая температурная стабильности и в итоге, повторяемость конструкций. Стабильность и повторяемость позволили фирме Пасс Лаб выпускать свои усилители класса А серийно, не особо заботясь о необходимости тщательной настройки каждого экземпляра, как это требуется в случае JLH.

На рис.5 показана принципиальная схема однотактного усилителя Нельсона Пасса, которую он назвал Полевой Линсли Худ – PLH:

 

Нельсон Пасс утверждает, что его схема по сравнению с оригинальным JLH имеет в четверо лучшую линейность при одинаковой с JLH выходной мощностью. Такое же как в JLH низкое выходное сопротивление в его конструкции на полевых транзисторах достигается при меньшей глубине отрицательной обратной связи. Его утверждение, что формальное улучшение параметров в сравнении со схемой на биполярных транзисторах JLH, так же улучшает звучание, далеко неоднозначно. Здесь нужно оба усилителя: Pass и JLH, и сравнивать по звуку, желательно вслепую.

 

P.S. Усилитель мощности звука JLH версии 2003 года на сейчас является наиболее продвинутым в техническом плане. Радиолюбителями он повторен тысячи раз по всему миру. Не утихают обсуждения этой схемы на специализированных русско и англоязычных форумах. Одно можно сказать однозначно – усилитель звука Джона Линсли Худа на сейчас один из уникальных транзисторных аппаратов обладающий ламповой теплотой и транзисторной динамикой звучания. А это очень редкое сочетание.

 

Ссылки по теме

 

 

Опубликовано:
aovox
Усилитель JLH часть 5 - модель 2003 года JLH2003
Усилитель JLH часть 5 - модель 2003 года JLH2003

Создано:

Автор

Разработка сайта webtraktor