Д. ПАНКРАТЬЕВ. Бестрансформаторный гибридный УМЗЧ. |
Гибридные радиоэлектронные устройства характеризуются сочетанием в одной конструкции разнородных каскадов и элементов, функционирование которых основано на разных физических принципах. В радиолюбительской практике гибридными являются, в первую очередь, транзисторно-ламповые устройства различного назначения, в том числе усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ). Гибридные (или комбинированные) УМЗЧ появились вскоре после широкого распространения транзисторов в середине 50-х— начале 60-х годов прошлого века. При этом их схемотехнические решения особым разнообразием не отличались: как правило, использовался транзисторный каскад ПУНЧ (предварительный усилитель НЧ, в современной терминологии — драйвер) с последующим ламповым каскадом усиления мощности (УМ) и ёмкостной развязкой между ними. Появление доступных транзисторов структуры n-p-n дало возможность осуществлять питание ПУНЧ непосредственно от катодной цепи смещения лампы, что позволяло исключить отдельный низковольтный источник питания и конденсатор связи. В связи со стремительным развитием полупроводниковых приборов и лавинообразным переходом к их применению практически во всех сферах промышленной и бытовой электроники дальнейшего широкого распространения гибридные схемы не получили. Исключение составляет техника специального назначения — научные и военные разработки, например, электронные микроскопы и радиостанции. Заметный рост интереса к гибридным УМЗЧ наблюдается в последние годы в связи с ренессансом электровакуумных приборов в сфере звуковоспроизведения класса Hi-End. Однако этот рост в значительной степени сдерживается консервативными представлениями аудиофилов об «изначальном зле» полупроводниковых приборов, независимо от их назначения и способов применения в конкретных схемах. В последнее время некоторые уступки, к слову, вполне заслуженные, делаются по отношению к германиевым транзисторам. При этом наблюдается устойчивая тенденция к обособлению двух типов гибридных УМЗЧ: с транзисторным драйвером и выходным ламповым каскадом (условно — классическое решение) и с ламповым драйвером и транзисторным каскадом УМ. Рассматривая эти два принципиально разных подхода, в данном случае автор склонен согласиться с мнением аудиофилов, не доводя, однако, до абсурдных выводов, что классический вариант, исходя из простых физических закономерностей, обладает более «ламповым» звучанием в силу того, что транзисторная часть работает, как правило, в режиме А с малыми токами и применением местной ООС. Адепты второго направления отмечают, что звучание усилителя приобретает характерную «окраску» уже в ламповом драйверном каскаде, которое, в целом, сохраняется при условии применения высоколинейного выходного каскада (класса Hi-Fi). Следует отметить, что спектр звукового сигнала при этом неизбежно пополняется продуктами типично «транзисторных» искажений, которые действительно в некоторой степени могут маскироваться «ламповыми». Однако очевидно, этот тип УМЗЧ имеет обоснованные преимущества при больших выходных мощностях. Целесообразно применять в выходных каскадах таких усилителей полевые транзисторы, обладающие некоторым «родством» по звучанию к электронным лампам. В качестве удачных решений можно привести публикации. Что касается звуковой аппаратуры класса Hi-End в целом, то в ближней перспективе можно с достаточной степенью уверенности прогнозировать очередной спад широкого интереса к ней в связи с развивающимся новым общемировым кризисом по элементарным соображениям её низкой энергетической эффективности, как при изготовлении, так и (особенно) в эксплуатации, и снижением доступности качественных комплектующих с одновременным увеличением их стоимости. Для поддержания ламповой и гибридной звукотехники в сколько-нибудь актуальном состоянии в объективно сложившихся условиях требуются максимальное упрощение схемотехники и снижение стоимости изготовления, в том числе за счёт отказа от ряда классических (например, применение трансформаторов) и, особенно, надуманных и навязанных аудиофилами решений (провода из золота или бескислородной меди и др.)
При разработке предлагаемого гибридного УМЗЧ автор в значительной мере пренебрёг своим предубеждением по отношению к усилителям «неклассического» типа, но решил воплотить предельный вариант, отказавшись также от реализации уровня Hi-Fi в выходном каскаде. Это оказалось возможным благодаря следующим решениям:
— выходной каскад собран на германиевых транзисторах с ультралинейной ВАХ Iк(Uэб);
— работа транзисторов выходного каскада в режиме класса А;
— в выходном каскаде применён генератор тока;
— отсутствует выходной трансформатор;
— применена динамическая нагрузка в драйверном каскаде;
— возможность применения в каскаде драйвера широкой номенклатуры электронных ламп;
— отсутствие общей ООС;
— бестрансформаторное питание лампового каскада (единственный трансформатор используется для питания выходного транзисторного каскада и накала лампы) с применением электронного фильтра;
— плавная подача анодного напряжения;
— ионисторно-конденсаторный блок питания каскада выходного каскада УМ.
Основные технические параметры:
Номинальная выходная мощность на частоте 1 кГц, Вт . . . .5
Номинальное сопротивление нагрузки, Ом . . . . . . . . . . . . . ..4
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ)* на частоте 1 кГц при выходной мощности, %
1 Вт, не более . . . . . .2
5 Вт, не более . . . . . .8
Диапазон воспроизводимых частот при номинальной выходной мощности по уровню:
–6 дБ . . . . . . . . . .40 Гц…16 кГц
–10 дБ . . . . . . . . .31,5 Гц…20 кГц
Выходное сопротивление, Ом, не более . . . . . . . . . . ..0,8
Входное сопротивление, кОм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
Номинальное входное напряжение, В . . . . . . . . . . . . . 0,25
Уровень шума в диапазоне частот (невзвешенный), дБ, не более . . . ..–63
Уровень фона, дБ, не более . . . ..–46
| Вернуться назад. |