Прежде чем приступить к обзору конструкции и техническим характеристикам этого усилителя мощности с выходным каскадом на полевых транзисторах, позволю себе сделать небольшое отступление и порассуждать в общем и целом о влиянии на звук таких транзисторов и особенностях схематехники усилителей на mosfet.
Я уже писал, что коэффициент нелинейных искажений не связан однозначно с качеством звучания усилителя. На практике я «тэстил» довольно большое количество УМЗЧ с ничтожно малыми значениями THD, которые просто не звучали. Если «заморочится» по серьёзному и подойти к этому вопросу со всей глубиной, то мы упрёмся в гармоники. И окажется это очень важно — какие гармоники вносят искажения. Искажение на одних будет восприниматься как так называемый «тёплый звук», а на других просто резать слух. Этим и объясняется довольно большие значения THD у ламповых схем, но это вовсе не мешает им держать пальму первенства по звучанию среди «аудиофилов». Ели говорить сугубо с технической точки зрения, то я бы расставил характеристики усилителя по влиянию на звук в следующем порядке: скорость нарастания сигнала, равномерность АЧХ, THD.
Ну а теперь что касается схемотехники усилителей с выходным каскадом на mosfet-транзисторах. Направление это довольно молодое (относительно других) и берёт своё начало с 70-х годов прошлого века, когда появились первые подходящие модели мощных полевых транзисторов. Чисто с технической точки зрения использование в выходном каскаде mosfet — это одни плюсы. Ну во первых полевой транзистор имеет большое входное сопротивление и управляется напряжением, поэтому как минимум один каскад «драйверных» транзисторов сразу отпадает в сравнении с биполярным транзистором. Во вторых коэффициент усиления по току у полевого транзистора выше чем у биполярного т.е. при идентичном включении итоговую мощность можно получить больше. В третьих — отсутствие необходимости термостабилизации выходного каскада. Ну и в четвёртых скорость перехода между состояниями проводимости у mosfet всегда выше чем у его биполярных собратьев.
Что касается марок mosfet-транзисторов, которые можно использовать в выходных каскадах УМЗЧ, то я бы рекомендовал следующие модели. Самый лучший вариант по звуку, который я пробовал дают транзисторы от Toshiba — 2SC1529 и 2SJ200. Неплохие результаты можно получить на следующих парах транзисторов: BUZ900P и BUZ905P от Magnatec, 2SK1058 и 2SJ162 от Hitachi (есть информация, что они сняты с производства, но не точно), ну и конечно IRFP240 и IRFP9240 от IR. Здесь сразу стоит оговорится насчёт покупки этих транзисторов, да и не только этих, а вообще сколько-нибудь значимых радиодеталей. Если хотите получить результат, который в итоге Вас не разочарует, не стоит надеется купить «за недорого», подобные вещи на Али. Лучше воспользоваться большими сетевыми магазинами, у которых можно запросить сертификат соответствия на продукцию, а в случай чего возвратить или обменять товар.
В ниже представленной схеме в выходном каскаде использована пара IRFP240, IRFP9240 от IR и при выходной мощности 100 Вт на нагрузке 4 Ом удалось на мой взгляд получить довольно неплохое звучание при общей простоте и дешевизне схемы.
Схема электрическая принципиальная УМЗЧ с выходным каскадом на полевых транзисторах
Технические характеристики:
Номинальная выходная мощность Rн=4Ом, Uпит=±45В — 98 Вт;
Рабочая полоса частот — 20 Гц…20 кГц;
THD при Pвых=98Вт во всей полосе частот не более 0,1%;
Неравномерность АЧХ в рабочей полосе частот — 0,5 Дб
Отношение сигнал/шум (невзвешенное) — 96 Дб
Схема довольно хорошо проработана в плане номиналов радиоэлементов и повторена не один раз. Это кстати сразу видно по THD, в хорошо проработанных схемах он одинаков как на частоте 1 кГц, так и на 20 кГц.
В качестве входного использован дифференциальный каскад на транзисторах VT1VT3. Источником тока для которого служит транзистор VT2. Для большей стабильности в цепи базы VT2 использован транзистор VT4 с цепочкой R8R11C5. Балансир на потенциометре R6 позволяет скомпенсировать разброс параметров радиоэлементов и получить чистый стабильный нуль на выходе УМ в отсутствие полезного входного сигнала.
С нагрузочных сопротивлений R4R7 дифференциального каскада полезный и отработанный ООС сигнал поступает на усилитель напряжения VT5VT8 нагрузками которых являются VT6 в диодном включении и VT7. С подстроечного сопротивления R15, которое позволяет корректировать ток покоя выходного каскада, через ограничительные резисторы R17R18 усиленный по амплитуде сигнал поступает на затворы оконечного каскада — усилителя мощности — VT9VT10. Общий коэффициент усиления задаётся цепью ООС на R10 и R9C3C4.
Вариант печатной платы для схемы усилителя
Вариант печатной платы показан на рисунке выше. Из настроек уся отмечу только две основные, дабы не повторятся, начиная с «проверка правильности монтажа, первое включение производим…». Резистором R6 устанавливаем нуль на выходе усилителя при отсутствии входного сигнала и нагрузки. Здесь можно выставить практически чистый нуль с погрешностью 1 мВ. Ток покоя устанавливаем резистором R15, при первом включении выкручиваем его в крайнее верхнее положение для нулевого сопротивления. Плавно крутя движок резистора добиваемся попадания в диапазон 100…150 мА. После прогрева проверяем диапазон ещё раз. Минимальная площадь теплоотвода при пассивном охлаждении выходного каскада должна составлять 500 см2.
