Усилитель для головных телефонов HA-1
Этот усилитель - первая ласточка, в которой я реализовал новую концепцию построения блоков питания звуковой аппаратуры. Ни для кого не секрет, то энергия для нагрузки поставляется блоком питания. Усилитель практически модулирует питающую энергию в соответствии со входным сигналом. Получается, что нагрузка, через выходные каскады усилителя связана с источником питания. Усилитель, хотя и выполняет роль развязывания нагрузки от неидеальности источника питания, но справляется с этим не совсем хорошо. Поэтому, качество источника питания - один из определяющих факторов работы усилителя. Рассмотрим классическую схему выпрямителя в блоке питания. Вторичная обмотка соединяется с выпрямителем и нагружены на фильтрующий конденсатор и потребителя. Диоды выпрямителя открыты не постоянно, они открываются только тогда, когда мгновенное напряжение на вторичной обмотке превышает напряжение на конденсаторе, что происходит типично от 1/10 до 1/3 периода. Теперь, если посмотреть со стороны нагрузки, часть времени она видит источник питания в виде конденсатора с соответствующим импедансом. А короткие промежутки времени к конденсатору параллельно подключается обмотка трансформатора через выпрямительный диод. Получается, что выходной импеданс источника питания постоянно претерпевает изменения как по значению, так и по характеру. Немудрено, что такой блок питания может заметно испортить звучание усилителя. К тому же, импульсный характер токов зарядки конденсатора значительно ухудшает обстановку по электромагнитным помехам внутри усилителя. Решение проблемы известно давно, это применение схемы выпрямителя со входной индуктивностью (дросселем), так называемая схема с фильтром LC. При использовании диодов для выпрямления с таким фильтром, возникает проблема большой зависимости напряжения на выходе фильтра от нагрузки питания. Проблема в том, что при токах потребления ниже определенного уровня, диоды не оказываются открыты весь период (пусть даже по очереди), происходит отсечка тока и схема начинает работать аналогично классическому выпрямителю. Для того, что бы напряжение на выходе фильтра не поднималось при малых нагрузках, надо откачивать лишнюю энергию, запасенную в дросселе обратно в сеть. Это может сделать синхронный выпрямитель.
Схема усилителя достаточно проста. В большинстве случаев, уровня сигнала на линейном выходе проигрывателей и других источников сигнала достаточно для работы головных телефонов. Поэтому основной режим усилителя - повторитель. Он собран на транзисторах VT1 и VT3. Это необычные транзисторы с изолированным затвором, у них встроенный канал и они работают при смещениях на затворе вблизи нуля. Поскольку эти транзисторы, как и другие современные транзисторы с изолированным затвором, обладают положительным тепловым коэффициентом и склонны к саморазогреву, то потребовалось поставить в истоки небольшие сопротивления. Что бы отказаться от разделительных конденсаторов, нужно иметь нулевое смещение между входом и выходом. Для этого источник тока сделан на таком же транзисторе с таким же резистором в истоке и работающем в таком же режиме теплорассеяния и установленным на тот же радиатор охлаждения. Это обеспечивает малую разность температур между транзисторами и, при использовании заранее подобранных пар транзисторов, напряжение смещение на выходе усилителя остается в рамках десятка милливольт. Если уровня сигнала недостаточно, то в схеме предусмотрен усилитель с коэффициентом усиления 10 (20 дБ) на сдвоенном ОУ.
Усилитель показал высокое качество звучания. Во всем звуковом диапазоне коэффициент гармонических искажений не зависит от частоты. Графики зависимости искажений от уровня сигнала и частоты приведены ниже.
За 0 дБ принят уровень сигнала 4.25В rms, при котором уровень гармонических искажений достигает 1%. Для головных телефонов с сопротивлением 75 Ом этот уровень сигнала означает мощность 0,24 Вт - это очень много. Спектр искажений носит монотонно спадающий характер со спадом не менее 10дБ на гармонику, что соответствует спаду уровня гармонических составляющих искажений слуха.
Печатная плата выполнена на двухстороннем стеклотекстолите с металлизацией отверстий. Большая часть компонентов имеют SMD монтаж. Дизайн платы предусматривает установку на ней и моточных изделий: трансформатора сетевого питания и двухобмоточный дроссель.
___________________________________________________