Николай Трошин
В последнее время заметно вырос интерес к усилителям мощности на германиевых транзисторах. Есть мнение, что звучание таких усилителей более мягкое, напоминает «ламповый звук». Предлагаю вашему вниманию две простые схемы усилителей мощности НЧ на германиевых транзисторах, опробованные мной некоторое время назад.
Здесь использованы более современные схемные решения, чем те, которые использовались в 70-е годы, когда «германий» был в ходу. Это позволило получить приличную мощность при хорошем качестве звучания. Схема на рисунке ниже, является переработанным под «германий» вариантом усилителя НЧ из моей статьи в журнале Радио №8 за 1989г (стр. 51-55).
Выходная мощность этого усилителя 30 Вт при сопротивлении нагрузки акустических систем 4 Ома, и примерно 18 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом. Напряжение питания усилителя (U пит) двухполярное ±25 В; Диапазон рабочих частот 20Гц…20кГц:
Несколько слов о деталях:
При сборке усилителя, в качестве конденсаторов постоянной ёмкости (помимо электролитических), желательно применять слюдяные конденсаторы. Например типа КСО, такие, как ниже на рисунке.
Транзисторы МП40А можно заменить на транзисторы МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В; Выходные транзисторы ГТ806 можно ставить любых буквенных индексов. Применять более низкочастотные транзисторы типа П210, П216, П217 в этой схеме не рекомендую, поскольку на частотах выше 10кГц они здесь работают плоховато (заметны искажения), видимо, из-за нехватки усиления тока на высокой частоте.
Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2. На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.
Пластина разрезается по линиям, потом этой заготовке придают форму трубки, используя для этой цели любую подходящую цилиндрическую оправку (например сверло). После этого заготовку (1) плотно надевают на корпус транзистора (2) и прижимают пружинящим кольцом (3), предварительно отогнув боковые крепёжные ушки.
Кольцо изготовляется из стальной проволоки диаметром 0,5-1,0 мм. Вместо кольца можно использовать бандаж из медной проволоки. Теперь осталось загнуть снизу боковые ушки для крепления радиатора за корпус транзистора и отогнуть на нужный угол надрезанные перья.
Подобный радиатор можно также изготовить и из медной трубки, диаметром 8мм. Отрезаем кусок 6…7см, разрезаем трубку вдоль по всей длине с одной стороны. Далее на половину длины разрезаем трубку на 4 части и отгибаем эти части в виде лепестков и плотно надеваем на транзистор.
Так как диаметр корпуса транзистора где-то 8,2 мм, то за счёт прорези по всей длине трубки, она плотно оденется на транзистор и будет удерживаться на его корпусе за счёт пружинящих свойств. Резисторы в эмиттерах выходного каскада – либо проволочные мощностью 5 Вт, либо типа МЛТ-2 3 Ом по 3шт параллельно. Импортные пленочные использовать не советую – выгорают мгновенно и незаметно, что ведет к выходу из строя сразу нескольких транзисторов.
Классическая схема JLH на германии
Не знаю я, пришла откуда Молва про сложность Линсли Худа, Когда буквально в два рывка Сложилась схемка на века.
Взяться за сочинение подобной схемы меня заставил отлаженный и отслушанный вариант известной схемы Джона-Линсли Худа, для улучшения стабильности выполненный на полевых транзисторах-латералах Renesas 2SK1058 и 2SL162. Схема звучная, широкополосная, в приличной выходной мощностью, сочинилась быстро и без сюрпризов.
Сделать что-то подобное на германиевых транзисторах в свете новых знаний и опыта хотелось давно, и вот подвернулся случай — тема на Яндекс Дзене по УНЧ на германии. Для начала был собран собственно выходной каскад на паре мощных германиевых триодов, чтобы понять их поведение на токе покоя в один ампер. Удивительно, но транзисторы вели себя совершенно предсказуемо, не уходили в разогрев, ток оставался постоянным. Тогда была собрана вся схема, включая входной каскад, цепи ООС и вольтдобавку.
В качестве выходных транзисторов я применил 1Т806А, как самые надежные по характеристикам в справочнике и отзывам коллег.
Драйверным транзистором взят 1Т321В, у него приличное усиление и ток в импульсе, хотя, обратный ток тоже немаленький. Сразу выяснилось, что и ему нужен радиатор — корпус ощутимо нагревается, ток покоя плывет. С охлаждением режим установился.
Схема оказалась очень устойчивой, осталось лишь подобрать пару емкостей коррекции по опережению и запаздыванию — по наилучшей форме прямоугольного импульса и ширине полосы вверх. Форма импульса на 50 кГц приведена на картинке.
Полоса полной мощности получилась примерно 300 — 400 кГц, на средней спад начинается где-то на 1 МГц.
Позже возникла идея перевести схему на двухполярное питание с плавающей землей для защиты динамиков постоянного тока в случае аварии. В результате схема обрела следующий вид:
Средняя точка вторичной обмотки силового трансформатора может соединяться с сигнальной средней точкой, но безопаснее для динамика их не соединять.
Следующая доработка коснулась замены драйверного транзистора на что-то более надежное. Был выбран П605, имеющий более мощный корпус, не подверженный саморазогреву током покоя драйвера. Для лучшей стабильности транзистор всё же снабжен небольшим радиатором. В этом варианте схема сложилась как финальная. Хотя однополярному варианту она не уступает ни в чем, кроме нескольких лишних деталей. Выбор схемы тут скорее дело вкуса, этот вариант подойдёт тем, кого смущает наличие конденсатора на выходе усилителя.
Следующим решением был уход от стабилизированного источника питания к простейшему выпрямителю на типовом накальном трансформаторе ТН-46. У него все четыре вторичные обмотки соединены последовательно, на выходе получилось 25 В переменного напряжения, а выпрямленное питающее — 29 — 30 В. Выпрямитель несложный: диодный мост на Д302 — Д305 либо Шоттки, емкость 10 000 мкФ на 35 — 50 В и пара резисторов 1 Ом мощностью 1 Вт в плюсовых и минусовых шинах питания. Последние выполняют несколько функций: контроль тока, защита от аварии, фильтрация, сглаживание броска тока при зарядке конденсаторов.
Фон в динамиках отсутствует. Осциллограф показывает на выходе усилителя остаточные пульсации в пару милливольт.
Звучание этой схемы порадовало прекрасным балансом, ясностью и спокойствием. Полное ощущение лампового звука. Замеры спектра искажений это подтвердили, спектр и в самом деле красиво-однотактный, быстро и правильно спадающий, медленно растущий с ростом выходной мощности.
- Спектр сигнала на 1 кГц 1 Вольт на 8 Ом
- 1,5 Вольта на 8 Ом
- 2,2 Вольта на 8 Ом
- 4,2 Вольта на 8 ом
- 5,3 Вольт на 8 Ом
- 6,0 Вольт на 8 Ом
- 6,6 Вольт на 8 Ом
- Двухтоновый сигнал 11 и 12 кГц
Ограничение сигнала красивое, лишено изломов и выбросов, по поведению схема напоминает ламповый каскад без ООС.
В макете выходные транзисторы устанавливались на радиаторах примерно 500 квадратных см. Нагрев с питанием 1 ампер был около 60 градусов. Для уверенно надежной работы усилителя можно ограничивать напряжение питания 21 — 24 вольтами, особенно в жаркое время года. Со снижением выходной мощности схема работает и чисто звучит от любых напряжений питания, практически от 2 — 3 вольт.
Главные параметры схемы при питании 30 В и токе покоя 0,85 — 1 А
Чувствительность до ограничения выходного сигнала: 1 В. Неискаженная мощность на нагрузке 8 Ом: 5 — 6 Вт. Входное сопротивление 30 кОм. Выходное сопротивление: 0,77 Ом. Полоса усиления: 10 Гц — 300 кГц.
поделиться
Tags: JLHJohn Linsley-HoodГерманий
Выбор транзисторов.
В настоящее время довольно проблематично найти транзисторы не только для версии усилителя 1969 года, но и для более поздней — 1996 года. Чтобы помочь радиолюбителям, в таблице ниже представлены различные типы транзисторов, пригодные для использования в усилителе JLH. Как отмечают радиолюбители, повторившие эту конструкцию, тип используемых транзисторов заметно сказывается на звучании усилителя.
Примечания к таблице:
- 2N3055 должны иметь граничную частоту не ниже 4 МГц. (Может различаться в зависимости от производителя)
- 2-х TIP3055 включаются параллельно. При этом в эмиттер каждого транзистора следует включить резисторы по 0,1 Ом.
- BD139 желательно отобрать с максимальным коэффициентом усиления для минимизации искажений.
Использование более современных транзисторов с пометкой «для аудио» с высокой граничной частотой от 300 МГц и выше вызывает большой фазовый сдвиг, который приводит к снижению стабильности усилителя и требует введения корректирующих цепей.
В такой простой схеме, как усилитель JLH, введение дополнительных цепей приводит чаще всего к росту искажений. Поэтому в данном случае лучше не гнаться за модными тенденциями, а постараться найти пусть не новые, но относительно низкочастотные транзисторы. В этом случае вы получите гарантированный качественный результат.
Конечно, всегда найдут любители экспериментов. Вот что получилось при использовании более современных транзисторов (для версии 1996 года):
- При установке в выходной каскад транзисторов MJL3281A возбуждение усилителя наблюдалось в звуковом диапазоне, то есть было чётко слышно.
- Транзисторы MJ21194 дали заметное улучшение качества звучания, но в низкочастотном диапазоне прослушивался довольно заметный гул, причину которого выявить не удалось.
- Значительное улучшение качества звука, аналогично MJ21194, но без побочных эффектов, дало применение транзисторов MJ15003. Эти транзисторы по сравнению с 2N3055 дали более быстрый и собранный бас, а ВЧ-диапазон при прежней чёткости и детальности стал как бы менее выпяченным.
Экспериментаторы остались очень довольны вариантом усилителя с транзисторами MJ15003, заметив при этом, что резисторы в их варианте были танталовые, конденсаторы бумаго-маслянные, а на входе был установлен конденсатор с медными обкладками. С указанными транзисторами, как заметили многие, даже у акустических систем с металлическими твиттерами пропала жёсткость в звучании (обычная болезнь таких ВЧ-динамиков).
В ходе экспериментов транзисторы 2N3055 менялись на MJ15003 без какой-либо дополнительной настройки или регулировки схемы. И во всех случаях был отмечен существенный прирост качества звучания усилителя.
Найти доступную замену для 2N1711 (ТР3) довольно трудно, но широко распространённый и дешёвый BD139 вполне сюда подходит. Если удастся найти 2N1711 или 2N3019, то следует отдать предпочтение им (против BD139) из-за их более высокого усиления.
В качестве TR4 можно использовать BC212L, BC556, BC557 и 2SA872, но более предпочтительны малошумящие приборы типа BC559 BC560, и 2SA872.
