Усилитель для головных телефонов HA-2
Всем хорошо известно триодное включение тетродов и пентодов, когда вторая сетка подключается к аноду. При этом образуется местная параллельная ООС по напряжению, которая лианеризует передаточную характеристику пентода. Что очень важно, для реализации такой ООС не используются внешние пассивные элементы, такие как резисторы, а коэффициент деления в петле ООС образуется за счет геометрический пропорций в конструкции пентода. Такую эквивалентную схему даже используют для расчета параметров обычных триодов, вводя экранирующую сетку виртуально в схему триода.
Встает вопрос, а что, если использовать вторую сетку не просто как формирователь триодных характеристик лампы, а для формирования более сложной электрической схемы. Так, если включить между анодом и второй сеткой повторитель, то можно получить очень интересный результат. Во-первых, можно снизить нагрузку на пентод, что повысит его линейность, а во-вторых понизить выходное сопротивление повторителя за счет ООС.
Попробовать реализовать такую схему я решил на примере усилителя для наушников. Наперед забегу и скажу, что результат оказался очень радующим и усилитель сумел показать прекрасный результат не только как усилитель для наушников, но и смог работать на акустические системы высокой чувствительности и как предварительный усилитель.
Схема усилителя представлена в формате pdf. Здесь представлена схема законченного устройства с микроконтроллером для управления работой усилителя. Опытный радиолюбитель легко вычленит из нее нужные ему части и сможет создать свое решение. Итак.
Входной сигнал проходит через регулятор громкости и подается на сетку пентода через батарейку смещения, зашунтированную пленочным конденсатором. Пентод 6Ж46Б выл выбран поскольку хорошо работает при малых напряжениях питания и малых рабочих токах. Так же он удобен тем, что напрямую впаивается в печатную плату, а мощность его теплорассеивания такова, что он не прогревает плату. Этот пентод сделан для применения в авиации и его конструкция жесткая и его звучание отличается малой окраской. Он почти не вносит в музыкальный сигнал своего. Для получение максимальной глубины ООС, нагрузка сделана активной на транзисторе VT1 для левого канала. Повторитель сделан двухтактным на транзисторах VT3 и VT5. Начальное смещение и начальный ток регулируются резистором R6. Резистор R12 устанавливает режим работы источника тока - динамической нагрузки пентода, стабилизируя режим при разбросе параметров ламп и их деградации. Конденсатор С7 и резистор R10 нужны для предотвращения возбуждения усилителя при коротком замыкании на выходе.
Микроконтроллер следит за напряжением питания усилителя, постоянным смещением на выходе и максимальным током через нижний транзистор. Следить сразу за обоими транзисторами нужды нет, поскольку при наличии выходного конденсатора превышение тока верхним транзистором повторится нижним на ближайшей полуволне сигнала, а полевые транзисторы легко выдерживают краткосрочные перегрузки.
После включения питания, реле высокого напряжения разомкнуто и подается только накал через стабилизатор на DA5 и питание схемы управления на DA5. После задержки времени на разогрев катодов, включается реле K1, которое подает силовое питание. На микросхеме DA3 и стабилитронах VD8 и VD9 реализована схема опорного напряжения для повторителей на транзисторах VT7 и VT8, раздельных по каналам. Резистор R30 и транзистор VT9 создают защиту по току на уровне 0,5-0,6 А. После того, как усилитель выйдет на режим, срабатывает реле К2 и с выхода усилителя снимается короткое замыкание. Поскольку аналогичного реле на входе нет, то нежелательно подавать сигнал на вход до полного включения усилителя, иначе может сработать защита по току нижнего транзистора повторителя. В качестве решения, можно поставить на входе резистор, например 1 кОм и второе реле, параллельное К2 по выводам обмотки и шунтирующее на землю вход.
Усилитель собран на одной общей печатной плате. Транзисторы, требующие отвода тепла стоят по краям платы и могу прикручиваться к радиаторам. Так же их можно установить под платой и прикрутить к основанию. На фото, в качестве VT1 и VT2 использованы приборы другого типа, но они не подошли по звуку и были заменены на 2SJ79
Микроконтроллер установлен на нижней стороне печатной платы.
Усилитель показал следующие измеренные результаты:
Диапазон воспроизводимых частот на полной мощности по уровню -3 дБ
при сопротивлении нагрузки от 300 Ом и выше 0,5 Гц - 200 кГц
при сопротивлении нагрузки 75 Ом 1 Гц - 180 кГц
при сопротивлении нагрузки 32 Ом 2,5 Гц - 150 кГц
при сопротивлении нагрузки 8 Ом 9 Гц - 100 кГц
Максимальная выходная мощность определяемая или по отсутствию ограничения
выходного напряжения или по срабатыванию защиты по току
при сопротивлении нагрузки 75 Ом 1,3 Вт
при сопротивлении нагрузки 32 Ом 3,2 Вт
при сопротивлении нагрузки 8 Ом 1,2 Вт
Уровень гармонических искажений при выходном напряжении 2.83 В и сопротивлении
нагрузки не ниже 32 Ом не более 0,1 %
Выходное сопротивление в диапазоне частот 200 Гц - 5 кГц около 1,3 Ом
Коэффициент усиления при максимальном положении регулятора громкости 26 дБ
(Ку=20)
АЧХ усилителя при различных сопротивлениях нагрузки
Усилитель проверен на уровень реального
разрешения десятитоновым методом и показал высокий и частотно равномерный
уровень разрешения:
без нагрузки
с нагрузкой 120 Ом
с нагрузкой 78 Ом
с нагрузкой 8 Ом
Отсутствие аномалий в спекктрограмме частотного свипа говорит от отсутствии частотных предпочтений
Выходное сопротивление имеет предсказуемый характер. Подъем в области ВЧ связан со снижением глубины ООС, а в области НЧ с наличием емкости на выходе усилителя в размере 2040 мкФ (3*680).
Усилитель показал очень высокое качество звучания. В режиме предварительно усилителя он показал себя на уровне самых лучших образцов класса HiEnd. Чистое, не окрашенное, детальное и энергичное звучание.
___________________________________________________