Усилитель мощности звука JLH, работающий в классе «А», с момента своего рождения в далёком 1969 году успешно дожил до наших дней. Ряд модификаций был направлен на улучшение его параметров, а также замену устаревшей элементной базы на более современную.
Но вариантом схемы версии 1996 года всё не закончилось. Позднее появились новые модификации и доработки, с которыми мы вас и познакомим в этой части статьи.
Большую работу по совершенствованию усилителя JLH провел друг самого Джона Линсли Худа музыкант (классический пианист), меломан и по совместительству радиолюбитель Тим Брен.
И вот что получилось в результате…
Версия усилителя мощности JLH образца 2003 года:
Увеличение по клику
Регулировка выходного напряжения.
Использовать интегральные стабилизаторы для регулировки нулевого выходного напряжения (при двухполярном питании) было не самой лучшей идеей. Во-первых, такие стабилизаторы имеют довольно высокий уровень собственных шумов (которые абсолютно лишние в первом каскаде!), во-вторых, как показала практика, микросхемы некоторых фирм-изготовителей имеют свойство возбуждаться при работе с малыми токами.
Поэтому в модификации 2003 года Тим заменил интегральный стабилизатор на активный источник тока (Q5 / Q6). И помимо снижения уровня шума получил ещё один интересный эффект — значительно снизился дрейф выходного напряжения при прогреве усилителя.
Регулировка тока покоя выходного каскада усилителя.
На форумах часто писали, что усилитель с вариантом регулировки тока покоя выходного каскада версии 1969 года звучит лучше, чем с вариантом 1996 года. В симуляторе искажения тоже были меньше для варианта 1969 года! В результате многократных прослушиваний и измерений Тим выяснил, что версия 1996 года всё же звучит лучше.
Джон предложил Тиму организовать регулировку тока покоя так же с помощью активного источника тока (Q7 / Q8). Кроме того, что смоделированные искажения для такого варианта были в два раза ниже, чем для схемы 1996 года, так ещё отсутствовал рост искажений на низких частотах из-за влияния конденсатора. В дополнение выросла выходная мощность усилителя, так как с такой доработкой увеличился размах выходного напряжения.
Тим реализовал предложенную доработку и после прослушивания согласился, что второй источник тока также весьма полезное усовершенствование.
↑ Материал для прослушивания
сформировался почти стихийно и состоял из 10 компакт – дисков: 1. Dire Straits. Communigue. Vertigo 800 052-2. 2. Pink Floyd. The final cut. CDP104. 3. Robert Plant – 1993. If I Were Carpenter (Fontana, 858 091-2, CD Single). 4. Roger Waters. The Pros And Cons Of Hitch Hiking. CK 39290. 5. Валерий Ободзинский. Эти глаза напротив. MEL CD 60 00351. 6. Владимир Кузьмин. Небесное притяжение. SZCD 0373-95. 7. Мусоргский М. Картинки с выставки. Дирижер Евгений Светланов. SUCD 10-00139. 8. Аудио Магазин. Тест – CD1. DL-024. 9. ABBEY ROAD NOW! 10. Faith No More — Introduce Yourself. Slash, Rhino, R2 79940, USA
Последние два диска из приведенного списка скачаны из Интернета в losless формате, в ознакомительных целях :yes: .
Конденсатор цепи обратной связи.
На многих форумах многие повторившие усилитель JLH писали о весьма заметном улучшении качества звучания при удалении электролитического конденсатора в цепи обратной связи (С4).
К такой модификации следует относиться ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНО!!! При удалении конденсатора глубина общей ООС по постоянному току существенно уменьшается (против 100% при наличии конденсатора в цепи), в результате чего повышается дрейф выходного напряжения.
Тим провел необходимые эксперименты и вот что получилось. Снизить дрейф при нагреве усилителя можно путём оптимального размещения транзисторов входного каскада (Q4, Q5, Q6). Их требуется разместить как можно ближе друг к другу, в идеале — прижать друг к другу. Во-вторых, в первый источник тока можно ввести ещё одну регулировку (VR3):
Увеличение по клику
Этим резистором минимизируется дрейф постоянного напряжения на выходе усилителя при прогреве. Причём сделать это придётся несколько раз! Путём тщательной регулировки Тиму удалось добиться смещения на выходе порядка 50 мВ.
Мы в редакции «РадиоГазеты» тоже на макете пытались избавиться от конденсатора в цепи обратной связи, но как бы ни старались, в нашем варианте дрейф напряжения на выходе усилителя при прогреве достигал 800 мВ, что является довольно опасной величиной. В любом случае при двухполярном питании (и как следствие отсутствии разделительного конденсатора на выходе) для собственного спокойствия следует использовать систему защиты акустических систем.
Возможно, у Тима были радиаторы более внушительных размеров или другая компоновка элементов, хотя наш макет был без корпуса и охлаждение было довольно эффективное. Тем не менее, по нашим результатам мы категорически не рекомендуем избавлять от этого конденсатора.
Конечно, можно для стабилизации выходного напряжения использовать интегратор. Но многим такое решение не нравится в плане звука. Хотя как показывает практика, чаще всего все претензии к интегратору имеют корни от «кривых» рук. Его просто надо уметь готовить, не забывая, что это апериодическая цепь второго порядка. Но это тема для отдельного разговора. Сейчас не об этом.
Удаление конденсатора из цепи обратной связи также повышает уровень фона. Помним, что усилитель однотактный! Фон становится особенно заметен при использовании высокочувствительной акустики и нестабилизированного блока питания. Без конденсатора усилитель становится очень чувствителен к качеству питающего напряжения!!!
Существенно снизить уровень фона при использовании нестабилизированного блока питания даже при наличии конденсатора в цепи обратной связи можно путём введения дополнительного конденсатора в источник тока первого каскада как показано на рисунке:
↑ Дополнения
[21.03.2016] Схема соединений усилителя для наушников
Чтобы помочь начинающим избежать типичных ошибок, привожу схему подключения платы усилителя (рис. 7). По сравнению со схемой, предложенной на нашем форуме, здесь имеется фильтр защиты от электромагнитных помех EMI Filter, снабберный конденсатор C1, входы подключены экранированным кабелем с двумя сигнальными проводами.
Рис. 7. Схема соединений усилителя для наушников
Фильтр защиты от электромагнитных помех — фабричный, например, типа EMI Filter 03 ME 3D, 110/220V, 3A, 50/60Hz. Снабберный конденсатор 0,033 мкФ на рабочее напряжение 250V типа MKP X2. Его можно заменить на 0,033/1kV К78-2 или 0,033/1,6kV К78-2. Для монтажа входных цепей рекомендую экранированный аудио кабель 2х2×0,14 Shielded Flat Cable OFC.
Конструкцию желательно разместить в металлическом экранирующем корпусе из дюралюминия или стали.
Усилитель с повышенной выходной мощностью.
В принципе выходной мощности исходного варианта усилителя JLH вполне достаточно для озвучивания на разумной громкости обычной жилой комнаты. Однако всегда найдутся те, кому мало! Мало мощности, мало громкости, мало чувствительности акустических систем и так далее.
Для таких меломанов была разработана схема с повышенной выходной мощностью:
Увеличение по клику
При использовании совместно с обычными динамиками, эта схема может выдать более 40 Вт выходной мощности при условии, что блок питания сможет обеспечить необходимые ток и напряжение для вашей нагрузки.
Таблица ниже поможет выбрать вам необходимые значения напряжения и токов под конкретную мощность и сопротивление нагрузки:
Увеличение по клику
Столбцы в таблице (значения измерены для резистивной нагрузки):
- пиковое напряжение на выходе,
- напряжение на выходе блока питания,
- потребляемый ток,
- выходная мощность на нагрузке 8 Ом,
- выходная мощность на нагрузке 6 Ом,
- выходная мощность на нагрузке 4 Ом.
Мощность, рассеиваемая в каждом выходном транзисторе, должна быть ограничена примерно от 40 до 45 Вт, предполагая, что каждый транзистор снабжён радиатором соответствующего размера.
↑ Детали, монтаж и налаживание
Звуковой потенциал усилителя достаточно высок, поэтому я подбирал детали, как по качеству, так и по параметрам.
BOM (список материалов)
VT1, VT2 — Транзистор 2N2907A TO-92 — 4 шт., VT3 — Транзистор 2N2222A — 2 шт., VT4, VT5 — Транзистор 2SC1827 (замена – 2N4922, BD239, TIP41C или BD243C) — 4 шт., VD1, VD2 — Диод 1N4148 — 4 шт., VD3 — Стабилитрон BZX55C2V7(2,7V 0,5W) — 2 шт., VD4…VD7 — Диод 1N4007 (1000V;1A), 1N4007 (1A/1000V) диод выпрямительный — 4 шт., DA1 — Интегральный стабилизатор 7812API (12V;1,0A), L7812CT линейный стабилизатор 12V 1,5A — 1 шт., DA2 — Интегральный стабилизатор 7912PI изолир. — 1 шт., R0 — Рез. 2х10 к под гайку d=16 L=15 — 1 шт., Ручка регулиров.46108 пластик, D13,3мм. – 1 шт., R1 — Рез.-0,25-220 к (красный, красный, желтый, золотистый) — 2 шт., R2 — Рез. 10к подстр. 3266W-1-103, многооборотный резистор (потенциометр) 3296W, 10 кОм — 2 шт., R3, R6, R7, R10 — Рез.-0,25-4,7 к (желтый, фиолетовый, красный, золотистый) — 8 шт., R4 — Рез.-0,25-2,2 к (красный, красный, красный, золотистый) — 2 шт., R5, R11 — Рез.-0,25-1 к (коричневый, черный, красный, золотистый) — 4 шт., R8 — Рез.-0,125-470 Ом (желтый, фиолетовый, коричневый, золотистый) — 2 шт., R9 — Рез.-0,25-100 Ом (коричневый, черный, коричневый, золотистый) — 2 шт., R12 — Рез.-0,5-5,1 Ом (зеленый, коричневый, золотистый, золотистый) — 2 шт., R13 — Рез.-0,5-22 Ом (красный, красный, черный, золотистый) — 2 шт., R14 — Рез.-0,5-2,2 Ом (красный, красный, золотистый, золотистый) — 2 шт., C1 — Конд. 1/63V MKT, Конденсатор 1,0мкФ 100В (Suntan, полиэстер, pitch: 15) — 2 шт., C2, C4, C7, C8 — Конд.100/25V 0611+105°C — 8 шт., C3, C6, C9, C11, С17, С18, С19 – С22 — Конд.0,1/63V MKT — 14 шт., C5 — Конд.NPO 220пф 5% керам.имп., FKP2 220pF 100V, WIMA, 5mm — 2 шт., C10 — Конд.330p/63V J EVOX, FKP2 330pF 100V, WIMA, 5mm — 2 шт., C12 — Конд.0,033/63V J MKT (0,033/100V J MKT) — 2 шт., С13 – С16, С23 – С26 — Конд.2200/25V 1320+105°С, Конденсатор 2200,0 мкФ х 25В Jamicon — 8 шт., HL1, HL2 – Светодиод LED BL-BX1341 зел.d=3, Светодиод XFT30-G (3мм, tower, зеленый) – 2 шт., ТВ-03ВС клеммник 3К шаг 5 мм на плату, Клеммник винтовой DG126-5.0-03P на печатную плату, 3pin. – 1 шт., ТВ-01А клеммник 2К шаг 5 мм, Клеммник винтовой DG126-5.0-02P на печатную плату, 2pin. – 2 шт., Вилка WF-3 на плату 2,54мм – 1 шт., Розетка HU-3 на кабель – 1 шт., Гнездо монтажное изолированное RCA (кр., черн.) – 1 шт., Гнездо 6,3 стерео универс. пласт. 1.078 – 1 шт., Трансформатор ТПГ-18-2х12 В (номинальный ток нагрузки 0,75 А; входное напряжение 220 В подается на выводы 1 -10, между выводами 4 – 7 ставится перемычка) – 1 шт., Кнопка-выключатель 220В 2pin SWR-41(RWB-201), 3A/250V, крепление – защелка, Выключатель на панель KCD1 (2pin, 6A/250V) – 1 шт., Гнездо для БП с предохранителем AS-7 (10А/250V) — 1 шт., Предохранитель 0,25А/250В (d=5;L=20) стекл. – 1 шт.,
Сначала я установил 11 перемычек из медного луженого провода диаметром 0,7 мм, затем постоянные резисторы и диоды, потом конденсаторы, транзисторы, и, наконец, разъемы, сдвоенный переменный резистор, транзисторы и микросхемы, размещаемые на радиаторах. «Прошел» по всем резисторам и убедился в соответствии их номиналов схеме. Первое включение прошло не так гладко, как бы хотелось. Оказался бракованным стабилизатор отрицательного питания, который сильно грелся и выдавал -1,8 В вместо положенных -12 В. Замена микросхемы 7912 исправила положение. Ноль на выходе устанавливается подстроечным резистором R2 (R2′) после 15…20 минутного прогрева и от включения к включению усилителя держится на уровне ±4…6 мВ, что нормально. Все налаживание собственно и сводится к установке нуля и проверке тока выходного каскада по падению напряжения на резисторе R12 (0,64 В). «Погонял» усилитель от синусоидального генератора звуковой частоты на эквивалент нагрузки – резистор 33 Ом, 2 Вт. Никаких следов самовозбуждения и неустойчивой работы усилителя нет. При подаче треугольного сигнала на вход усилителя и медленном увеличении входного напряжения ограничение выходного сигнала на экране осциллографа происходит симметрично.
Конструкция усилителя.
Как написал один радиолюбитель, повторивший эту конструкцию, в этом усилителе греется ВСЁ! Начиная с трансформатора и диодов блока питания и заканчивая выходными транзисторами. Поэтому, при повторении данного усилителя мощности необходимо обеспечить эффективный теплоотвод от элементов конструкции. То есть обязательно придётся использовать радиаторы соответствующих (внушительных) размеров, внутри корпуса обеспечить циркуляцию воздуха для чего в корпусе следует предусмотреть вентиляционные отверстия.
Использовать такой усилитель в небольших комнатах, особенно в жару, следует с осторожностью ввиду возможного перегрева. Рекомендуется применять устройства тепловой защиты. При невозможности обеспечить достаточно эффективное пассивное охлаждение нужно использовать дополнительный обдув. Особенно это касается любителей задрать ток покоя.
Настоятельно рекомендуется при монтаже элементов к радиатору не использовать силиконовые прокладки. Только тонкая слюда или керамика. По отзывам того же радиолюбителя нормальная температура корпуса прогретого усилителя JLH составляет около 60°С (внутри около 55°С). Так что слушать музыку в знойные летние дни…
↑ Преимущества наушников по сравнению с акустическими системами
Головные телефоны (наушники) применяются в бытовой аппаратуре как средство высококачественного воспроизведения звука. Наушники способны подменить высококачественные акустические системы при гораздо меньших материальных затратах.
Параметры некоторых наушников для домашнего прослушивания приведены в табл. 1. Следует заметить, что чувствительность (эффективность), заявленная у ряда моделей наушников, несколько завышена.
Я очень люблю слушать на наушники только что приобретенный альбом, получая удовольствие от действительно замечательной музыки или разочаровываясь от неудачных покупок.
По сравнению с акустическими системами наушники имеют лучший стереоэффект, эффективно воспроизводят звуковые сигналы, начиная с частоты 10…20 Гц. На первый взгляд незначительная разница в нижнем пределе воспроизводимых частот на «каких-то» 15…30 Гц коренным образом влияет на качество звучания.
Кроме того, частотные характеристики наушников в отличие от акустических систем не страдают механическим резонансом в области низких частот и имеют значительно более сглаженные характеристики. Вносимые наушниками нелинейные искажения в исходный звуковой сигнал существенно меньше, чем в акустических системах, что делает их звучание чистым и прозрачным.
Список достоинств наушников можно продолжать далее. Это возможность обеспечения звукового давления, соответствующего исходному звучанию фонограммы при небольшой подводимой мощности, лучшая переходная характеристика, отсутствие помех для окружающих людей и др.
Итак, головные телефоны не заменяют акустические системы, но позволяют создать комфортные условия прослушивания при неблагоприятной окружающей обстановке.
Вариации на тему.
Наш рассказ будет не полным, если не упомянуть его различные клоны. Разумеется, были попытки сделать тоже самое на полевых транзисторах. И занимался этим небезызвестный Нельсон Пасс.
На рисунке представлена топология его усилителя, который он назвал PLH (полевой Линсли Худ):
Принципиальная схема усилителя мощности PLH:
При той же выходной мощности, по уверениям автора, этот усилитель имеет вчетверо лучшую линейность, чем усилитель JLH, при примерно таком же выходном сопротивлении и гораздо меньшей глубине общей отрицательной обратной связи, что обеспечивает ещё более качественное и натуральное звучание.
Также в Интернете обсуждаются, повторяются, а на АлиЭкспрессе продаются как в виде наборов, так и в виде готовых конструкций усилители JLH для наушников.
Версий много, для примера приведём такую:
Увеличение по клику
Как видим, китайцы поставили на поток схему 1996 года, немного изменив цепи смещения первого каскада. Да и номиналы некоторых элементов вызывают вопросы…
На этом историю развития усилителя мощности JLH мы заканчиваем, но точку не ставим — популярность схемы не ослабевает. В следующий раз поговорим о блоке питания для усилителя мощности JLH.
↑ Список цитируемых источников
1. Smith P. Studio Series – Stereo Headphone Amplifier. A Top – Class Unit For Audio Enthusiast! // Everyday Practical Electronics, 2008, №3, p. 12 – 20. 2. Носов В. О «вредном звуке» // Радио, 2001, №11, с. 14, 15. 3. JHL Class A Headphone amplifier — Радиофорум у Датагора 4. Усилитель JLH класса А для наушников 5. Васильев В.А. Зарубежные радиолюбительские конструкции. – М.: Радио и связь, 1982. – 96 с. (с. 14 – 16). 6. Дайджест // Радиохобби, 2004, №3, с. 12, 13 (Памяти Джона Линсли Худа. Усилитель образца 1969 года). 7. Простой усилитель для наушников на КТ315Б. Датагорская статья. 8. Усилитель JLH низковольтный. Форум у Датагора.
