Усилители для наушников

[LabAT]

У ламповых бестрансформаторных усилителей есть один серьезный недостаток, они плохо работают на низкоомную нагрузку. Выход. Сделать гибридный усилитель.
Задача гибридного усилителя, простыми средствами раскачать входной сигнал до требуемой величины, и усилить его по току, с тем, чтобы в качестве нагрузки можно было бы использовать любые наушники, с любым импедансом и чувствительностью.
Лампа легко усиливает входной сигнал, при этом достаточно всего одного каскада усиления, спектр его будет коротким и линейным, а все гармоники не будут вылезать за рамки огибающей «субъективных» гармоник. Транзисторный выходной каскад по усилению тока, если он работает в режиме А, тоже не будет слабым местом, его спектр так же короткий и даже будет ниже, чем у каскада усиления напряжения на лампе. Общая ООС для такого усилителя оказывается совершенно лишней, а это значит, что и динамических искажений совершенно не будет. Суммарный спектр всего усилителя будет «ламповым», лампа поглотит спектр транзистора, но он не выйдет за рамки спектра «субъективных» гармоник и на слух не будет выделяться, как будто гармоник усилителя вообще нет.
Прототипом схемы были многие известные решения, в том числе и показанные здесь в теме, но всем им не хватало что-нибудь, единственным приближением был усилитель MELO (Архипов А.И), но предлагаемый вариант значительно превосходит его по всем параметрам, имеет большее выходное напряжение на 8 Ом, что нужно таким наушникам как ТДС-7, и имеет совсем незначительные искажения. На частоте 20 кГц уровень 2-й гармоники около 1% на максимальной амплитуде (зависит только от лампы), при номинальном выходном напряжении ее уровень резко снижается, а все остальные гармоники отсутствуют как класс, то есть их уровень лежит ниже 0,003%. Фазовые отклонения минимальны и не выходят за рамки принятых для высококачественного звукоусиления норм. Полоса частот по уровню -3dB не менее 1 Гц – 1 МГц и совершенно линейна до 250 кГц. Коэффициент передачи всего усилителя около 24dB. Амплитуда выходного напряжения на нагрузке 32 Ома более 6,5V, а график искажений показан для частоты сигнала 20 кГц при выходном напряжении 3,2V.

http://img27.imageshack.us/img27/527...3012sc3280.png


http://img27.imageshack.us/img27/6185/thdhybrid.png


Усилитель собран на лампе 6Н23П (можно и любой ее аналог применить). Другие лампы при таком низком (для ламп) анодном напряжении все же работают неуверенно, надо подбирать специально, что только затруднит конструкцию. Выходной каскад собран на составном транзисторе по схеме Шиклаи на транзисторах КТ3102 и 2SA1301, генератор тока собран на 2SC3280. Можно легко использовать любые транзисторы, которые подходят по мощности и частоте, можно и КТ8101 – КТ8102. Диоды можно применить КД522 или N4148. Уделять специальное внимание транзисторам, как это делают многие, это неверно, нельзя конечно ставить что попало, надо просто оценить транзисторы по мощности и частоте. Выбор достаточно большой. Весь успех не в деталях, а в концепции схемы, в режимах и в полученном спектре. Ток покоя выходных транзисторов выбран Iп=320mA, при питании 45-50V.
Универсальный усилитель довольно противоречивая «штука», поэтому для наушников с импедансом до 32 Ом, лучшим будет резистор в аноде, показанный на схеме, а выше 32 Ом лучше поставить до 27-30 кОм. Ток покоя лампы лучше не менять и оставить резистор в катоде, как показано на схеме.
Еще при обсуждении «Семигора», Игорь Семынин говорил, что проверял и на Шиклаи, но ему понравился больше Дарлингтон. Проверка обоих вариантов показала, что Шиклаи имеет вдвое меньшие искажения, при том же характере всего спектра. Вероятно, просто большее подкрашивание звучания может привлечь большее, и привлекает большее внимание с недостаточно качественными наушниками, но это не лучше. К тому же, надо понимать, что сама модель наушников, как и любой акустики, очень сильно влияет на само качество, разумеется, и низкокачественные или недостаточно высокого качества наушники, только разочаруют. Чтобы оценить качество усилителя, наушники должны быть самыми высококачественными, а качество начинается не менее чем от 100$. Все модели наушников сегодня точно известны и по достоинству оценены, поэтому это тот минимум, от которого можно вообще отталкиваться, менее качественный наушники вообще не дадут оценить правильно усилитель.

[dimmich]

Что-то я сомневаюсь что будет нормально работать лампа при столь низких анодных напряжениях... Но за схему спасибо! У меня есть парочка мааааленьких ламп - нувисторов (кажется так они называются), попробую на них собрать портативный усилок.

Выкладываю схемки портативных усилителей, то что сам нарыл в сети.

[ivashka_1]

Вот, пожалста:
http://www.vegalab.ru/forum/showthread.php?t=17499
Там много ссылок.

[horhea]

"Что-то я сомневаюсь что будет нормально работать лампа при столь низких анодных напряжениях..."

6н16б хорошо работает и при 12в...

[optima22]

КТ3102 максимальный ток коллектора 200 мА, а у тебя ток покоя 320? И вообще в твоей схеме ничерта не разберешься надо привести её в порядок в соответствии с ГОСТом.

Универсальный усилитель довольно противоречивая «штука», поэтому для наушников с импедансом до 32 Ом, лучшим будет резистор в аноде, показанный на схеме, а выше 32 Ом лучше поставить до 27-30 кОм.

Какой резистор? Номер у него есть?

Ток покоя лампы лучше не менять и оставить резистор в катоде, как показано на схеме.

Если изменишь резистор в аноде то ток покоя тоже изменится.

[Godzilla82]

И вообще в твоей схеме ничерта не разберешься надо привести её в порядок в соответствии с ГОСТом.

Не схеме, если чего и не хватает - так это типов транзисторов и типов диодов. Ну и резисторы я тоже привык видеть в виде прямоугольников. А так - схема нарисована логически правильно, сразу становится понятен принцип работы.

Не понятно только стремление создавать усилители (да ещё на лампах) с коэффициентом гармоник 1%.

P.S. Делайте рисунки такими, чтобы хотя бы при разрешении 1024х768 смотреть можно было не прокручивая.

[eufs]

Ток покоя 320mA при 50В питании - это 30Вт рассеиваимой мощности на радиаторах для стерео. Не много для усилителя для наушников?

[Eats]

КТ3102 максимальный ток коллектора 200 мА, а у тебя ток покоя 320?

optima22, читайте внимательно описание к схеме. Ток покоя 320 мА указан для ВЫХОДНЫХ транзисторов. КТ3102 в этой схеме ни разу не является выходным транзистором, через него течёт только ток базы выходного транзистора, который раз этак в 55-160 меньше указанных 320 мА, то есть через КТ3102 будет течь всего несколько миллиампер. При таком токе коллектора сам КТ3102 даст усиление около тысячи, ну 700 по меньшей мере, так что от анодной нагрузки лампы будет отжираться ток в несколько микроампер. Более чем работоспособно.

Какой резистор? Номер у него есть?

Дык там в аноде один-единственный резистор, зачем ссылаться ещё и на номер? Номер — штука абстрактная, и любая опечатка в цифрах номера приведёт к непониманию ссылки. Опечатки в осмысленных словах не так страшны. Если написать "ризистар ваноди", то хоть это и криво, но через пару секунд размышления всё равно становится понятно.
А вот отсутствие резистора в эмиттере генератора тока меня несколько смущает. Да и к-т гармоник приведён непонятно какой: измеренный (если да, то чем?) или вычисленный по симуляции?

[LabAT]

Совершенно верно, ток через КТ3102 это базовый ток через выходной транзистор, если у SA1301 Вст=100, то значит, и ток через КТ3102 будет в сто раз меньше. Среднее значение приблизительно Вст=120.
Усилитель разрабатывался для аудиофилов, поэтому качество звучания стоит на первом месте, естественно и наушники должны быть самыми высококачественными, все остальное вторично и энергетические характеристики в том числе. Ну что такое суммарные 30W?
Современные методы вычисления коэффициента гармоник непригодны для оценки ламповых искажений, точнее именно для ламповых усилителей и были выведены эти коэффициенты, но транзисторные усилители дискредитировали это понятие, вот для них этот метод неприменим, но в сознании остается точка отсчета для полупроводниковых схем.
Коэффициент гармоник несколько процентов для лампы, это норма, потому что спектр короткий, редко бывает выше 5-й гармоники, у полупроводников и 11-я может быть. Нормы Hi-Fi были сформулированы для ламповой технике еще в 50-х годах ХХ века, тогда и полупроводников широко не выпускали, а подобных усилителей вообще не было. Нормы опирались на психоакустические исследования того времени, они точно соответствуют реальному восприятию нелинейных искажений, поэтому для Hi-Fi аппаратуры Ку=1%, это высший класс. Ошибкой стало идентифицировать полупроводниковые усилители по той же схеме, и рассчитывать КГ тем же способом, что и сыграло отрицательную роль в их оценке.
Субъективные гармоники – это такие гармоники, которые слух ощущает при прослушивании чистого тона, гармоник нет, а слух ощущает, добавляет самостоятельно, наша система слуха сама нелинейная система. Спектр субъективных гармоник короткий, как и у ламп, а уровень достаточно высок, поэтому если лампа и вносит гармоники низких порядков, слух это не замечает, не реагирует. Вот поэтому и звучит лампа лучше, чем транзисторы, несмотря на разный уровень нелинейных искажений. У полупроводников низкий уровень гармоник, но широкий спектр, он вылезает за пределы огибающей субъективных гармоник, вот это и слышно.
Программа Micro CAP сделана не по ГОСТу, разумеется, поэтому и обозначения «импортные».
Коэффициент гармоник указан из расчета симуляции, реально он будет в несколько раз меньше.

[eufs]

все остальное вторично и энергетические характеристики в том числе. Ну что такое суммарные 30W?

Вам к сведению. В рессивере harman/kardon avr3550 стоимостью 500$ усилитель для наушников сделан на ОУ 4558, и они это не считают зазорным для себя.
Увеличение тока покоя выходных транзисторов это классический метод улучшения линейности, но не до такой же степени этим злоупотреблять. Посмотрите коэф гармоник для своих ТДС7, и определите оправданость такой схемотехники.