Уже давно возникла идея построить усилитель звука с реально хорошими параметрами и стильным дизайном. Выбрал несколько наиболее интересных конструкций модулей, размещенных на сайте, соединил их, и так был создан этот усилитель. Всю конструкцию УНЧ сделал сам, к сожалению, не имея толковой измерительной аппаратуры.
Идея была проста – получить качественный звук и красивый вид. Усилитель намеренно лишен ненужных схем и модулей, таких как регулировка тембра или усиления. Вместо этого он включает селектор входов, построенный на реле, что сокращает путь прохождения сигнала. И большой VU-метр, который придает ему интересный вид.
Достоинством усилителя является то, что все реализовано по модульному принципу. В случае выхода из строя его можно разобрать на отдельные модули за 10 минут, а затем снова собрать. Вот список блоков:
- Основной модуль питания
- Модуль питания предусилителя
- Модуль защиты УНЧ
- Модули усилителя мощности
- Модули предварительного усилителя
- Модуль селектора входов / выходов
- Модуль VU-METER
Усилитель мощности
Рассматривал множество модулей усилителя мощности, от TDA до странных лампово-микросхемных гибридов. Но решил использовать для этой цели вот такую схему. Коэффициент усиления по напряжению тут составляет около 30 дБ. Думаю что это довольно хлопотный в сборке усилитель, схема не из простых, но он заработал, и после нескольких попыток настройки модуль ожил.
Больше всего проблем было с доработкой платы, то есть поиском комплектующих. Все детали новые и достать их оказалось немного сложнее, чем думал. Единственное изменение на плате – замена транзисторов Т3, Т4 BF470, транзисторов BF472. После сборки модуля выставил ток покоя 50 мА при симметричном питании +/- 55 В. Платы усилителя установил вертикально к радиаторам.
Ламповый усилитель на 10 Вт
В мире HI-FI вновь вошел в моду ламповый усилитель. Друзья уговорили меня сконструировать ламповый усилитель, поскольку, по их мнению, мой возраст обязывает к этому, ибо первая треть моей профессиональной деятельности пришлась именно на ламповую эпоху.
Первый ламповый усилитель я построил более 35 лет назад. С тех пор качество электронных элементов значительно улучшилось, техника измерений также стала более совершенной, однако некоторые детали исчезли или их приобретение весьма усложнилось. Основная проблема состоит в том, что со временем возросли требования, предъявляемые к техническим параметрам усилителя.
Подумайте только о гармонических искажениях, которые считаются одной из основных характеристик усилителей». В начале 60-х годов усилители с искажениями порядка 1% считались HI-FI (стандарт DIN45500). Современные полупроводниковые усилители имеют меньшие на два-три порядка искажения.
При проектировании первым делом следовало выбрать тип выходного каскада. Для получения сравнительно дешевой конструкции желательна такая схема, которая не предъявляет экстремальных требований к самой дорогостоящей детали — выходному трансформатору.
С этой точки зрения подходят оконечные каскады с катодным или частично катодным включением трансформатора. Такие оконечные каскады характеризуются тем, что сопротивление нагрузки частично или полностью включено в катодную цепь ламп оконечного каскада. Местная отрицательная обратная связь внутри оконечного каскада создает малое выходное сопротивление, что помогает в разрешении проблем, создаваемых выходным трансформатором.
Такое подключение выгодно также с точки зрения “технической” безопасности, поскольку при отключении нагрузки не возникает броска напряжения на выходном трансформаторе, и он не пробивается, как это нередко происходит в “традиционных” оконечных каскадах.
Среди возможных выходных схем выбор был сделан в пользу так называемого усилителя с двойной связью, у которого из двух одинаковых сравнительно простых выходных трансформаторов один включен в анодную, а второй — в катодную цепи оконечных ламп. Другим исходным вопросом при проектировании был выбор типа ламп оконечного усилителя, поскольку этим определялась его выходная мощность.
Я остановился на лампах EL84, которые при выбранном с целью получения малых искажений режиме класса А позволяют получить выходную мощность 10 Вт. Это не такая уж большая мощность, но, как показывает мой опыт, для озвучивания комнаты площадью 20 м2 достаточно 3 4 Вт. Саму лампу достать сравнительно легко, в силу низкого анодного напряжения конденсаторы фильтра в усилителе также относительно дешевы.
Оконечный ламповый усилитель мощности с двойной связью. Функциональная схема оконечного каскада показана на рис.1. На ней указаны только элементы, важные с точки зрения понимания принципа работы. Два выходных трансформатора абсолютно идентичны. Их первичные обмотки “с точки зрения” оконечных ламп соединены последовательно, вторичные— параллельно.
Импедансы первичных обмоток нужно брать в половину оптимального эквивалентного сопротивления нагрузки а вторичных обмоток — вдвое большими. Усиление по напряжению ламп оконечного каскада равно двум, что является преимуществом по сравнению с пушпульным выходом (РРР — Parallel Push-Pull). Благодаря этому в нашем случае требуется только половина управляющего напряжения.
При рассмотрении рис 1 будем считать, что направления намотки двух выходных трансформаторов совпадают, и вторичные обмотки правильно сфазированы. В таком случае катод и вспомогательная сетка верхней лампы соединяются с верхними выводами выходных трансформаторов, анод же, в силу обращения (поворота на 180°) фазы, соединяется с нижним выводом трансформатора (накрест).
Обеспечению по возможности большого управляющего напряжения оконечных ламп способствует схема включения ламп предварительного каскада, которая получается за счет соединения анодных резисторов этих ламп не с положительным напряжением питания, а с соответствующими “горячими” концами выходного трансформатора.
Каскады предварительного усиления симметричны. Перед ними находится также симметричный каскад анодно-катодного фазоинвертора (именуемый также катодином). Цепь отрицательной обратной связи также симметрична и действует с первичных обмоток катодного выходного трансформатора на катоды ламп предварительного каскада. Из петли обратной связи исключается фазоинвертор, поскольку он работает с глубокой местной обратной связью.
Отрицательная обратная связь еще больше уменьшает выходное сопротивление оконечных ламп, которое и так небольшое в силу наличия местной обратной связи. Иначе говоря, питание выходных трансформаторов осуществляется от генератора напряжения. При этом нелинейные искажения в выходных трансформаторах, возникающие из-за нелинейности кривой намагничивания сердечника (кривая “В-Н”), уменьшаются до ничтожно малой величины.
Указанный способ введения обратной связи оказывает благотворное влияние на схему с точки зрения высокочастотной стабильности усилителя, поскольку из петли ООС исключается индуктивность рассеяния выходного трансформатора, в результате чего в петле становится одним полюсом меньше. Может показаться недостатком то обстоятельство, что такая обратная связь не “исправляет” передачу трансформатором высоких частот.
Точнее сказать, это устройство не изменяет верхнюю граничную частоту (на малой мощности). Впрочем, обратная связь не может также изменить и ширину частотного диапазона. Частотный диапазон по мощности зависит исключительно от выходного трансформатора, поэтому нужно изготовить выходной трансформатор соответствующего качества. Таинственной может показаться роль конденсаторов, подключенных между вспомогательной сеткой и катодом оконечных ламп.
В них не было бы надобности, если бы выходные трансформаторы были идеальными, те. в их обмотках отсутствовало активное сопротивление. Поскольку это не так, можем представить, что между вспомогательными сетками и идеальным трансформатором имеется сопротивление, на котором в процессе работы возникает такое переменное напряжение, фаза которого совпадает с фазой образующегося на аноде сигнала и обратна фазе сигнала на катоде. Вследствие этого КПД лампы уменьшается и приближается к КПД триода. Этот нежелательный эффект ликвидируется благодаря указанным конденсаторам.
Выходной трансформатор — самая дорогая составляющая лампового усилителя, от которой в наибольшей степени зависит его качество. Вокруг выходных трансформаторов лет 30-40 тому назад, в “героическую эпоху” подавляющего господства ламповых усилителей, было много “темных мест”. Для полупроводниковых усилителей выходной трансформатор проблемы не представляет, и многое о них забыто.
Вследствие этого, по моему мнению, следует подробнее остановиться на выходных трансформаторах. Нижеследующее относится, конечно, не только к выходным трансформаторам данного усилителя, но справедливо для любого двухтактного выходного трансформатора. Выходной трансформатор определяет диапазон частот усилителя. При включенном в петлю отрицательной обратной связи выходном трансформаторе максимальная мощность, создаваемая оконечными лампами, не увеличивается.
Напротив, в случае малых выходных мощностей обратная связь способна расширить диапазон частот, ведь в оконечных лампах в этом случае есть резерв мощности. Поэтому принято указывать частотный диапазон ламповых УМЗЧ при выходной мощности 1 Вт (обычно умалчивая об этом). Частотный диапазон по мощности означает, что мы задаем пределы частот, в которых усилитель, наряду с номинальным коэффициентом искажений, передает по крайней мере половину номинальной выходной мощности (-3 дБ).
В нашем случае я нетрадиционно взял граничный коэффициент гармонических искажений 0,1%, чтобы приблизиться к аналогичным данным полупроводниковых усилителей. Чем определяется частотный диапазон выходного трансформатора? Иными словами, чем определяется, в каком диапазоне частот выходной трансформатор обеспечивает оптимальное нагрузочное сопротивление для оконечной лампы?
Из эквивалентной схемы выходного трансформатора можно установить, что нижнюю границу частот определяет индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора, а верхнюю границу — индуктивность рассеивания (пренебрегая собственной емкостью обмоток).
Индуктивность рассеивания
где Кр — коэффициент рассеивания; Ц — индуктивность первичной обмотки. Кр представляет собой число, меньшее 1, его зачастую умножают на 100 и выражают в процентах. Это “рассеивание” выходного трансформатора. Индуктивность рассеивания трансформатора можно определить, если при закороченной вторичной обмотке измерить индуктивность первичной обмотки.
Легко подтверждается, что отношение нижней и верхней граничных частот выходного трансформатора в первом приближении совпадает с коэффициентом рассеивания. Рассеивание “традиционного” плотно намотанного трансформатора небольших размеров составляет около 2-3%, если вторичная обмотка находится сверху. Немного лучше обстоят дела в случае, если вторичная обмотка располагается снизу.
Это означает, что отношение нижней и верхней граничных частот (взяв рассеивание 2,5%) составляет примерно 1:40. Например, при нижней частоте 100 Гц верхняя граничная частота составляет 4000 Гц. Положение не очень утешительное, не правда ли? Следовательно, рассеивание нужно уменьшить. От чего зависит коэффициент рассеивания выходного трансформатора? От геометрии катушек, т.е от формы катушек и от способа намотки.
Это означает, что сердечник влияет на ширину частотного диапазона лишь в зависимости от того, какую катушку можно на него надеть, при условии одинаковых геометрических размеров. При этом тип сердечника практически не имеет значения.
При более подробном рассмотрении вопроса обнаруживается, что коэффициент рассеивания обратно пропорционален коэффициенту, который зависит от секционирования катушки, традиционного для намотки выходных трансформаторов, и прямо пропорционален “коэффициенту стройности”, т.е. чем длиннее и чем ниже катушка трансформатора.
Поэтому не принято заполнять обмоткой окно выходного трансформатора до отказа. Тогда более “стройная” катушка создает меньшее рассеивание. Моей целью было проектирование простого в изготовлении выходного трансформатора, поэтому я задался вопросом: существует ли такой тип трансформатора, катушка которого максимально “стройная”?
Да, существует, это тороидальный трансформатор, у которого длинная, низкая, и следовательно, “стройная” катушка. Исследовав сетевой тороидальный трансформатор заводского изготовления на 230/12 В, я определил Кр=0,1%, что в 25 раз лучше, чем при традиционной конструкции этого трансформатора. Если учесть еще и то обстоятельство, что при выбранной схеме индуктивности рассеивания двух трансформаторов соединяются параллельно, т.е. создается такой эффект, как будто у выходного трансформатора получается половина общей индуктивности рассеивания, то положение весьма обнадеживает.
Полноты ради следует отметить, что картина все-таки не совсем безоблачная. Независимо от того, уменьшаем ли мы рассеивание с помощью секционирования катушки или ее “стройности”, при этом возрастает собственная емкость выходного трансформатора. При уменьшении рассеивания указанными способами собственная емкость может возрасти настолько, что верхнюю границу частот будет определять уже не индуктивность рассеивания, а собственная емкость первичной обмотки.
Следует еще отметить, что низкочастотная граница по мощности для выходного трансформатора определяется не индуктивностью первичной обмотки, а насыщением сердечника. Это в полной мере согласуется с моими измерениями. С другой стороны, нижняя граничная частота при малой мощности определяется индуктивностью первичной обмотки, поэтому на практике она всегда ниже (иногда намного), чем нижняя частота при большой мощности.
С верхней граничной частотой положение сложнее. Индуктивность Lp одинаковым образом ограничивает границу частот как при низкой, так и при высокой мощности, в то время как собственная емкость определяет в первую очередь высокочастотную границу при большой мощности. Данные о гармонических искажениях содержатся в таблице.
В дополнение к техническим данным сделаю следующее замечание. В ламповом усилителе принято задавать не выходное сопротивление усилителя, а коэффициент демпфирования (damping factor). Под коэффициентом демпфирования понимается выраженное в децибелах отношение номинального сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению усилителя (измеренному на данной частоте).
В данном случае это означает, что выходное сопротивление нашего усилителя составляет 0,6 Ом, что является хорошим значением в “ламповом масштабе”, но значительно больше выходного сопротивления полупроводниковых усилителей. Выходное сопротивление является важной характеристикой, значительно влияющей на передачу звуковых частот возле резонансной частоты громкоговорителей.
Из этого следует, что данные о сопротивлении, измеренном на традиционно указываемых 1000 Гц, ничего не дают, а существенным является значение вблизи резонансной частоты громкоговорителя. Принципиальная схема усилителя представлена на рис.2. Входной сигнал поступает на фазоинвертор V1 (EF86). Этот фазоинвертор обладает хорошей симметрией, устойчив к колебаниям напряжения питания и старению ламп. Для полной симметрии требуется, чтобы рабочие сопротивления анодной и катодной цепей лампы были одинаковыми.
Этим объясняется наличие резистора R2 в анодной цепи, поскольку в катодной цепи для установки рабочей точки лампы необходим резистор R4, задающий напряжение смещения. Желающие точнее настроить усилитель могут заменить R2 подстроенным резистором (триммером) сопротивлением 2,2 кОм, и с его помощью установить минимум искажений в середине частотного диапазона, скажем, на частоте 1 кГц. Этим можно компенсировать асимметрию не только фазоинвертора но и следующих за ним каскадов усилителя
Для симметрии фазоинвертора на высоких частотах большое знамение имеют реактивные сопротивления нагрузок. В емкостные составляющие нагрузок входят распределенные емкости монтажа, но доминирующими являются входные емкости двух половин лампы V2, а также большая емкость Миллера. В случае лампы ЕСС83 с большой асимметрией наблюдается возрастание искажений на частотах 10-20 кГц.
Путем подключения триммерного конденсатора емкостью 20 30 пФ к соответствующей сетке лампы можно компенсировать асимметрию и на высоких частотах. Симметрию V2 можно проконтролировать измерением катодного напряжения обеих половин лампы. Отклонение напряжения свыше 0.1В-0,2В свидетельствует об асимметрии V2.
Поспешу заметить, что для моих усилителей я не использовал никакой настройки, не применял компенсацию, они полностью соответствуют приведенной схеме. Важнейшая задача следующего блока — создание большого управляющего напряжения для ламп оконечного усилителя. Для этой цели классическим вариантом является использование лампы ЕСС82.
Общий катодный резистор R17 для двух половин лампы улучшает симметрию каскада. При подключении анодных резисторов (R19 и R22) к “горячим концам первичной обмотки трансформатора Тг2, фаза сигнала в которых та же, что и на анодах V3, возникает дополнительное “подтягивание” напряжения (вольтодобавка). Резисторы R20 и R21 в сеточных цепях ламп оконечного каскада V4 и V5 препятствуют возникновению паразитных токов, их присоединяют непосредственно к панелькам ламп по возможности более короткими проводами.
Эти токи могут появиться, если конденсаторы, шунтирующие вспомогательные сетки оконечных ламп, подключаются к ламповым панелькам длинными проводами. За счет индуктивности проводов, подключенных к вспомогательным и управляющим сеткам, в силу “крестообразного” соединения анодов может возникнуть противотактный осциллятор, и каскад начнет самовозбуждаться.
Для устранения самовозбуждения керамическими конденсаторами емкостью 1…5 пФ соединяем вспомогательные сетки ламп с их катодами (прямо на панельках ламп). В моих усилителях потребность в этих конденсаторах возникла, но при другом изготовлении они, возможно, не понадобятся, поэтому я не указал эти конденсаторы на схеме. Установку оконечных ламп в режим класса А обеспечивают катодные резисторы R23 и R24.
Отклонение измеренных на этих резисторах напряжений менее 0,3 В свидетельствует об удовлетворительной симметрии рабочих точек ламп оконечного каскада (эмиссия ламп отличается незначительно). С целью улучшения симметрии рекомендуется подобрать оконечные лампы. Анодное напряжение усилителя обеспечивает традиционный нестабилизированный блок питания. В качестве выпрямителя я использовал выпрямитель Гретца (мостовой) на полупроводниковых диодах.
Недостаток этого решения состоит в том, что после включения питания анодное напряжение на лампах появляется значительно раньше, чем они нагреваются. Это означает повышенную нагрузку катодов при нагревании. Для решения этой проблемы я установил отдельный выключатель К2, коммутирующий анодное напряжение.
Это дает еще одно преимущество — во время наладки легко “освободить” усилитель от высокого напряжения без прекращения накала, чтобы после включения снова не ожидать нагрева ламп. Рабочее состояние усилителя можно индицировать светодиодами (на схеме они не показаны).
Фильтрацию анодного напряжения обеспечивает многозвенная RC-цепочка. При номинальном сетевом напряжении анодное напряжение ламп оконечного каскада составляет 250 В с колебаниями в пределах 1…2 В. Колебания напряжения накала — в пределах 1…2 В. Нужно следить за напряжением, падающим в проводах. В неудачном случае (малое сечение и большая длина) это падение напряжения может быть значительным.
Конструкция. Сначала несколько слов о механическом исполнении шасси. За неимением приспособления для гибки я использовал в качестве шасси алюминиевую пластину толщиной 1,5 мм. Ее чертеж показан на рис.3. Корпус усилителя изготовлен из полированной древесно-стружечной плиты черного цвета толщиной 19 мм. Две торцевые стороны выполнены так, чтобы были выше ламп.
При этом защита ламп гарантирована даже в случае, если перевернуть усилитель, чтобы добраться до нижней части шасси. Размеры двух торцевых пластин — 170×135 мм, а двух боковых пластин — 310×50 мм. По внутренней стороне корпуса со всех сторон проходит паз шириной 2,5 мм, в него входят края шасси. Паз находится на высоте 43 мм от низа корпуса.
Паз я вырезал настольной дисковой пилой, ее полотно выпилило достаточно широкий фальц. Для присоединения торцевых пластин к боковым использовались мебельные болты диаметром 5 мм с внутренним отверстием для ключа. Для соединения достаточно одного болта на сторону, поскольку входящая в паз кромка шасси защищает ее от поворачивания.
Два канала усилителя я изготовил традиционным навесным монтажом без использования печатных плат. Конструкция усилителя не особенно критична к расположению элементов, но оконечные лампы, чтобы исключить их перегрев от взаимного излучения, не должны располагаться ближе 100 мм друг от друга (в закрытом корпусе).
В усилителе использованы 1%-резисторы мощностью 0,6 Вт, за исключением R25 — 2 Вт. Разделительные конденсаторы — полипропиленовые или полиэстерные, с рабочим напряжением 400 В. Электролитические конденсаторы в катодных цепях имеют допустимое напряжение 16 В. остальные — 350 В. Обращаю внимание на то, что указанные допустимые напряжения достаточны и в том случае, когда анодное напряжение появляется сразу (до нагревания ламп).
Выходные трансформаторы (тороиды — их изготовила фирма URBAN Elektronik) расположены на общей вертикальной оси, один — над шасси, а другой — под, возле оконечных ламп. При сборке усилителя кропотливым делом является правильное подключение выходных трансформаторов. Для этого нужно идентифицировать выводы обмоток.
Сначала части (половины) первичной обмотки соединяются последовательно, на вторичную обмотку подается переменное напряжение около 6 В (50 Гц), и с помощью вольтметра контролируется общее напряжение на первичной обмотке. Половины нужно соединить так, чтобы получилось удвоенное напряжение.
Осторожно! На первичных обмотках возникает опасное для жизни напряжение!
Эта операция проделывается на обоих трансформаторах. Весьма вероятно, что выводы двух изготовленных в одно время трансформаторов расположены одинаково, но контроль не помешает. На втором этапе нужно сфазировать обмотки двух трансформаторов. Конкретное направление обмоток несущественно, важно лишь, чтобы оба трансформатора были включены синфазно. Выводы вторичных обмоток снабжаем метками и при монтаже включаем соответствующим образом (параллельно, чтобы метки совпадали).
На вторичные обмотки обоих трансформаторов подаем переменное напряжение 6 В. Выводы первичных обмоток соединяем последовательно и измеряем напряжение между двумя оставшимися свободными выводами. Если трансформаторы включены в фазе, то это напряжение меньше 10 В, если нет, то — удвоенное (относительно напряжения на одной первичной обмотке).
Тогда для достижения правильной фазы нужно поменять местами выводы первичной обмотки одного из трансформаторов. После фазировки помечаем выводы первичной обмотки, соединенные в процессе измерения, и считаем эти выводы нижними выводами на схеме по рис 2.
С помощью осциллографа контролируем фазу входного и выходного сигнала на работающем усилителе (на выводах вторичных обмоток) Переключая (при необходимости) эти выводы, устанавливаем одинаковую фазу входного и выходного напряжения. Теперь усилитель — неинвертирующий.
Для облегчения наладки могу указать постоянные напряжения в основных цепях. На катоде V1 — 38 В, на аноде — 152 В, на катоде V2 — 1,2 В, на аноде — 165 В, на катоде V3 — 8 В, на аноде — 171 В. На катодном резисторе V4 (V5) — 7.2 В, между анодом и катодом — 250 В. На первом фильтрующем конденсаторе С12 — около 274 В, на втором — 263 В, на третьем — 225 В, на четвертом — 190 В. Указанные значения измерены при номинальном сетевом напряжении.
Оценка. Как утверждалось выше, описанная конструкция была создана с целью сравнения Меня интересовало, насколько конкурентоспособен хорошо сделанный ламповый усилитель по сравнению с хорошим полупроводниковым. Я использовал усилители в системе с отдельным НЧ-каналом subwoofer для питания двух сателлитов, передающих диапазон свыше 100 Гц. Для сравнения я взял хорошо зарекомендовавший себя оконечный усилитель на комплементарных полевых транзисторах.
В силу различной чувствительности оконечных усилителей двух видов нужно было соответственно изменять чувствительность НЧ-канала. Во время сравнения ничего другого в системе я не менял, предварительный усилитель был транзисторным. Итоги этих экспериментов можно подвести так ламповый усилитель звучит ничуть не хуже полупроводникового.
С CD-диска (хорошего качества) с ним получается более прозрачная, чистая звуковая картина, чем у полупроводникового усилителя.С другой стороны, при ненастроенном CD-плейере (Philips bit-stream) ламповое преимущество пропадает. В любом случае представляется, что, вопреки более значительному коэффициенту гармонических искажений, этот усилитель конкурентоспособен по отношению к транзисторному. Поставить это в заслугу ламповому усилителю или считать недостатком транзисторного — предоставляется решать вам, дорогой читатель.
Источник питания
Схема ИП представляет собой классический тороидальный трансформатор мощностью 500 Вт (ВА) с двойной вторичной обмоткой 2x 40 В и током до 7 А. Напряжение выпрямляется выпрямительным мостом 35A / 1000V, а затем фильтруется конденсаторами 6x 10000uF / 63V. Припаял к мостам дополнительные развязывающие конденсаторы 100 нФ / 100 В. Однако такой большой трансформатор при подключении к сети потребляет значительный пусковой ток, необходимый для намагничивания сердечника. Решением этой проблемы стала схема плавного пуска.
В двух словах, она работает таким образом, что контакты реле замыкаются примерно через 2 секунды после включения устройства. Между тем через ограничивающие резисторы начинает течь ток. Время задержки зависит от емкости конденсаторов C2 и C3.
Схема УНЧ
Схема из даташита TDA7297SA
Более красивый вариант цветной схемы
Цепи питания подключены к автомобильному аккумулятору или к 12 вольтовому стабилизированному блоку питания. Положительный контакт идет к выводам 3 и 13, а минус идет к 8 (GNDP – силовая питающая земля) и 9 (GNDS — масса звукового сигнала). Левый и правый стерео входы подключены соответственно к выводам 4 и 12 через конденсаторы фильтра 2,2 мкФ (чтобы удалить постоянную составляющую сигнала). Плавный запуск выполнен на резисторах 47к и конденсаторе 10 мкФ.
Печатная плата
Потребляемый ток в режиме ожидания — около 50мА, а во время отключения St-by порядка 100 мкА.
Защита
Используемая схема сочетает в себе несколько полезных функций, в том числе защита от постоянного напряжения на выходе усилителя, исключает щелчок при включении и выключении, а также дополнительно защищает все от перегрева за счет отключения динамиков при температуре выше 85 градусов на радиаторе. Сама схема питается напрямую от главного трансформатора, схема защиты.
Блок питания на 12 В и УНЧ Hi-Fi класса на PAM8610. Мощность — 2X10 Ватт
Когда-то звуковые усилители (УНЧ) были большими, с кучей ламп, огромными радиаторами для транзисторов, тяжелыми трансформаторами в БП. Но жизнь не стоит на месте. Теперь компактные микросхемы с цифровыми УНЧ заменили ламповых и транзисторных динозавров почти во всех устройствах широкого потребления. Можно без особых усилий сконструировать компактный усилитель, например на чипе PAM8610. Для питания использовался блок питания из обзора. УНЧ на PAM8610 существует в нескольких вариантах, стоит совсем недорого. Купить можно например тут — https://www.banggood.com/12V-Mini-Hi-Fi-PAM8610-2X10W-Audio-Stereo-Amplifier-Board-Dual-Channel-p-933675.html. Было решено использовать готовую плату с регулятором громкости и распаянными разъемами. Существует еще ультрабютжетный вариант. Его обозревали тут на сайте — . Почему именно этот усилитель — цена и очень хорошие впечатления от младших моделей PAM8403/PAM8406: Обзор 1, Обзор 2, Обзор 3, Обзор 4. Посмотрим, как проявит себя старшая модель усилителя. Характеристики модуля:
Питание 7-15 В, рекомендуемое 12 В Мощность до 10 Вт на канал при сопротивлении нагрузки 8 Ом Защита от КЗ, перегрева КПД усилителя до 90 %
Судя по описанию, отличные характеристики для такого малыша.
Фото: Флюс немного не до конца отмыт.
Подключение динамиков никак не обозначено. Опытном путем и по аналогичной немного другой плате выяснено:
Штекер питания — , вокруг — «-«
микросхема под радиатором у этого варианта усилителя — это хорошо. Перемычки на плате — одна временно откл звук (mute), вторая не знаю.
Для питания конструкции было решено использовать БП из ссылки в начале обзора. Это БП очень подробно обозревался Еще один 12 Вольт блок питания, но уже на 1 Ампер. Блок питания хорошо работает в предельных режимах, компактный и недорогой. Теоретический можно получить с этим блоком питания суммарную мощность около 12 Ватт на два канала. Или реальных около 5 Ватт на канал. Меня данный блок питания и мощность УНЧ устраивали. Для большего усиления микросхемы при использовании источника сигнала в виде сотового телефона или ЦАП-а необходимо использовать предварительное усиление перед микросхемой, что мне делать не хотелось. Да и мощности в 5 Ватт на канал для моих целей достаточно. Но мы все равно протестируем микросхему УНЧ и БП в разных режимах и на нагрузке разного сопротивления.
Блок питания:
Для тестирования нагрузки используем мощные резисторы 4 Ома, 6 Ом, 8 Ом на 100 Ватт:
Купить их можно тут 4 Ома 6 Ом 8 Ом
Подключаем все модули и резисторы.
Проводим измерения. Напряжение питания усилителя 12 В, на вход подается сигнал в 1000 Гц от звукового генератора. Мощность рассчитывается квадрат напряжения на выходе одного канала усилителя (измерения вольтметром переменного тока) при подключенной нагрузки делится сопротивление нагрузки
Первая группа тестов
Обычный источник (телефон или ЦАП (DAC)). Uвх=0.15 В. Тестирование проводилось на БП из обзора, без предварительного усиления. Во всех случаях защита от перегрева на микросхеме и по току на БП не срабатывала.
У меня колонки сопротивлением 4 Ома — первая строчка — мой режим использования усилителя.
Вторая группа тестов
Отключение БП из обзора по защите по току. Увеличиваем Uвх до срабатывания защиты на БП. Этот режим возможен при использовании предварительно усилителя (например, такого) перед усилителем из обзора
Третья группа тестов
Предельный режим. Используется лабораторный БП. Тесты завершаются, если микросхема усилителя отключается от перегрева (температура микросхемы в этом случае больше 100 градусов Цельсия). В реальности для реализации этого режима необходим более мощный БП (12 В 2 А например) и предварительное усиление сигнала.
Думаю большую мощность, чем заявлена, удалось получить с помощью радиатора на микросхеме УНЧ.
Тесты могут пригодиться, если вы собираетесь использовать эту микросхему УНЧ для своего усилителя или сделаете мощную портативную колонку с предусилителем и мощным аккумулятором.
Температура на радиатор чипа. Радиатор тут — это хорошо. А ведь есть варианты этой платы и без радиатора.
Температура на резисторах:
Если тут при 9 Ваттах такая температура, то что же будет при тестировании 100 ваттного усилка?
Тест на синусоиду. На вход подаем синусоиду 1000 Гц и смотрим осциллографом, что имеем на выходе усилителя.
18+ Читателям с неустойчивой психикой не смотреть
Вход усилителя:
Выход при очень маленькой громкости:
Средний уровень громкости:
Синусоида на максимуме. Чип УНЧ на грани отключения от перегрева.
Я удивился результатам — у младших PAM8403/PAM8406 на выходе с синусоидой все ок. Может перепутал что-то при измерения. Полез в инет и нашел видеообзор подобной микросхемы — видеообзор. Правда там товаришь не подключал к выходу нагрузку и без предусилка тесты проводил (не вывел микросхему на предельные режимы).
После завершения тестов решил все облагородить. Компоненты для сборки:
Роутер nexx 3020 используется как Logitech Squeezebox Player. Прошил аналогично обзору. Так же был сделан переключатель типа тумблер на обычный линейный вход. Корпус куплен оффлайн за 400 руб — самый дешевый по отношения цена-размер-качество.
Получилось так:
Первоначально был установлен DC-преобразватель 12->5 В на основе ШИМ контроллера. Но пришлось установить второй блок питания на 5 В по двум причинам: 1. Помехи. Убрал земляные петли, но какие-то помехи (возможно от преобразователя) остались. 2. В случае перегруза БП отключается по защите — роутер перегружается и это не хорошо — долго он перегружается.
Итог: Моя мини Hi-Fi система:
Для моих задач (озвучить ванную и коридор) мощности БП и качества звука от УНЧ вполне хватает.
Добавление. 1. Ссылка на datasheethttps://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/246508/PAM/PAM8610.html 2. Про HiFi — Это был сарказм. Странно, что народ в коментах сразу не понял сарказма и серьезно среагировал.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Предусилитель
Предполагалось, что весь усилитель будет представлять собой гибрид лампы и МОП-транзистора. Использовал дешевую, проверенную схему, на одной лампе ECC85 (возможны аналоги) в качестве предусилителя. Провёл силовые кабели витой парой. Цепь заземления в усилителе последовательная и подключается к корпусу только на входе, в месте самых низких потенциалов. Предварительный усилитель заработает примерно через 2 минуты после включения. Хотелось максимально продлить срок службы ламп.
Селектор входа
Реализовал его на одном из самых интересных проектов. Он имеет четыре линейных входа и один выход. В будущем планируется добавить дополнительный вход для платформы. Сигнал с любого входа останавливается на реле до тех пор, пока селекторный переключатель не подаст сигнал на микросхему CD4017, которая, в свою очередь, управляет транзисторами и напряжением на катушке данного реле. Затем сигнал поступает на предусилитель, и на усилитель мощности. Эта схема тоже имеет отдельный источник питания, как и предусилитель.
Остальные фото усилителя
Испытания продемонстрировали исключительно высокое качество звука, а громкости вполне достаточно для озвучки рабочего места или небольшой комнаты.
- УСИЛИТЕЛЬ НА ТРИОДАХ
- ПРОСТОЙ УНЧ КЛАССА А
- УСИЛИТЕЛЬ С НИЗКИМИ ИСКАЖЕНИЯМИ <0,001%
- ЛАМПОВЫЙ УНЧ НА 6П14П И 6Н2П
