Источник

Усилитель мощности “Minuetik”

Предлагаемый вниманию данный усилитель обладает низким коэффициентом гармоник, достойным звучанием,  стабильностью и не требователен к питающему напряжению. Идею создания такого усилителя подкинул пользователь VADIK на форуме VegaLab. Наш коллега Black-мур поддержал её, сделал в макете, испытал и решил заинтересовать любознательных этим простым, по сборке, усилителем. Если всё заготовлено и при наличии всех компонентов, то от начала  сборки и до её завершения уходит от часа до двух часов! Все зависит от того, у кого, какой опыт.

Усилитель не предназначен для дискотек и прочих подобных мероприятий. Он для дома, для тех, кто любит послушать хороший звук. Данный усилитель, (рис.1), сохраняет работоспособность при снижении питающего напряжения вплоть до ±15В, при этом – снижается только выходная мощность и не более того!

Номинальная выходная мощность, на нагрузке 4 Ом,  может достигать до 50 ватт, при номинальном питании. Усилитель имеет плавающее питание для операционного усилителя (ОУ). Это позволило «выжать» максимальный уровень на выходе ОУ до 20 вольт амплитудного значения! Были опробованы разные ОУ. Не с каждым  ОУ усилитель захотел работать, как ожидалось. Усилитель: либо свистит, либо клипует уже при 10-12 В амплитудного. Оно и понятно, что основное качество звучания зависит от конкретно взятого ОУ. Единственное условие в данном усилителе  –  ОУ должны быть высокоскоростные, не менее 20 В/мкс и двухтактные. В ходе первого макетирования был  использован ОУ – КР544УД2А в металлостеклянном корпусе.   В ходе дальнейших эксперементов с другими ОУ, были получены хорошие результаты с такими ОУ, как – КР544УД2А, К/КР574УД1А … . Что интересно, ОУ, которые применялись в металлостеклянном корпусе, результаты показали лучше. Но, ОУ К140УД11 в «металле», не справился со своей задачей, возможно, была такая партия и это не окончательный вердикт. Нужно пробовать из других партий.

Не смотря на кажущийся очень короткий тракт, он все же обладает достаточно длинным трактом, который имеется в самих ОУ, поэтому не стоит применять ОУ широкого применения с посредственными характеристиками.  В ходе дальнейшего макетирования, автор применил стабилитроны в цепях питания ОУ с напряжением стабилизации 16 В. По утверждению автора – дальнейшее повышение питания ОУ становиться опасным. Но, я пошел на свой страх и риск, поставил стабилитроны на 18 В в цепи питания для ОУ КР574УД1А! К моему удивлению, страшного ничего не произошло, кроме того, что – температура  кристалла стала чуть-чуть больше. На ощупь было ощутимо. С другими ОУ, по поводу применения стабилитронов на большее напряжение – не экспериментировал.  Не надо фанатизма! Применять стабилитроны с Uст выше 16 В не рекомендуется. Кроме увеличения выходного уровня с приростом в 2-3 В ничего не дает. Можно «поиграться» с резистором R21 (См. рис. 1, 2).

По рекомендации  автора, добавились эмиттерные повторители, чтобы разгрузить ОУ на выходе! (Рис. 2):

Эмиттерные повторители всё же лучше установить на один теплоотвод, как в схеме – каждый из биполярников к “своему” полевику. Транзистор Q1 должен быть рядом с М2, а Q2 рядом с М1 (Рис. 2). Этот усилитель рассчитан на применение латеральных полевых транзисторов типа – 2SK1058 и 2SJ162!  Если нет возможности приобрести или заказать такие транзисторы, то можно применить транзисторы из серий – IRFP, IRF, но схема меняется кардинально и это уже будет не «Минуетик», а, что-то отдаленно напоминающее его. Естественно, что с применением «вертикалов» нужно вводить цепь термостабилизации, регулировки тока покоя и стабилитронно-диодную цепь  для  защиты затворов «вертикалов» от перенапряжения.  Кстати, мне пришлось, при  первом макетировании работать именно с «вертикалами» из-за отсутствия нужных транзисторов, поэтому родился четвертый вариант усилителя, с помощью  нашего коллеги – 25602. (Рис. 3):

Он помог мне с расчетами, а я реализовал в макете. Хочется отметить, что и в таком варианте усилитель звучал не плохо, но с транзисторами  2SK1058 и 2SJ162  в оригинальном варианте, звучит гораздо лучше!

Благодаря автору усилителя, родилась и печатная плата в формате «lay». Файл для скачивания находится внизу статьи.

Если  кому-либо покажется, что нет необходимости  в эмиттерных повторителях, то и нет нужды их ставить. Тогда можно применить эту же печатную плату, просто соединить цепи перемычками, впаяв нужные резисторы, согласно (Рис. 1) и наслаждаться звуком. Радиатор должен быть общей площадью не менее 600см².  Налаживание усилитель не требует, если монтаж сделан без ошибок, то усилитель запускается сразу, максимум, что может проявиться – самовозбуждение ОУ. Тут надо либо подобрать ОУ, либо ввести дополнительную коррекцию в ОС – конденсатор в несколько пкФ, между выходом  ОУ и инвертирующем входом. В моём макете с эмиттерными повторителями, источником возбуждения был биполярный транзистор прямой проводимости (p-n-p) – Q2. В этом случае понадобиться конденсатор, так же в несколько пикофарад, между базой и коллектором.  Это тот максимум, что может проявиться с этим усилителем. Впоследствии автор доработал второй вариант, применив в усилителе – регулировку тока покоя оконечных транзисторов (Рис. 4). В таком варианте можно плавно менять ток покоя ВК и добиться наименьших искажений. Чем больше ток покоя, тем меньше искажений, особенно в области высоких частот и даже в ультразвуковом  диапазоне! В моем макете, ступенька на 30 кГц пропадала при токе покоя 75-80 мА.

Хочется выразить признательность коллеге and85, который повторил этот усилитель и, судя по его отзывам – остался доволен звучанием  усилителя!

• 

• 

Вот такие общие рекомендации по сборке этого усилителя. Хочу добавить цитату автора, для тех, кто хочет получить 100 ватт с этого усилителя на нагрузке 8 Ом и др. вопросы:

1. «Чтобы в дальнейшем не возникали вопросы типа – “какое максимальное напряжение питания нужно для того, чтобы получить из этой схемы 150 Вт/8 Ом, и сколько нужно транзисторов на выход”, уточню в последний раз. И больше к этому не возвращаемся.
2. Не пытайтесь вытянуть из этой схемки “сотневатты”. Если нужны они, смотрите на другие схемы.
3. Максимальное амплитудное значение синуса, которое удалось получить на выходе усилителя с почившим в ведре от питания ±20 В опером К544УД2А (погиб-таки один “солдатик”) около 22 В – практически предел этой схемы с любым “народным” опером. Как правило, 18-20 В максимальной амплитуды – и больше не просите. С ОР134 у меня вышло около 20 В амплитуды.
4. Для тех, у кого возникнет вопрос, типа – “откуда амплитуда на выходе повторителей больше того, что может обеспечить опер”, напомню – питание опера плавающее. Но раскачивать его до беспредела нельзя – в зависимости от применённого опера, усилитель либо сорвётся в икание/генерацию, либо в одно из устойчивых состояний, когда один из транзисторов ВК останется постоянно открытым (я так уже поджарил один SK1058 – полутруп).
5. Оптимальное напряжение питания ВК для получения 50-60 Вт на 4-омной нагрузке (соответственно половина при 8-омной нагрузке) указано на картинках. Всё что выше бесполезно и даже во вред – уйдёт в нагрев радиаторов. Питание нужно выбирать такое, чтобы при максимальной амплитуде на выходе, на полевиках оставалось около 8-10 В. Т.е., если не гнаться за максимальной (грязной) мощностью, а исходить из той максимальной синусоиды, которая была получена с имеющимся ОУ, то и питание ВК можно снижать.
6. Для 8-омного варианта одна пара латералов, для 4-омной лучше всё же две. Но если радиаторы от 600 см² и выше, либо если предполагается использовать “карлсон”, то и на 4 Ома можно ставить одну пару – применённые латералы довольно-таки живучие»

Думаю, что это исчерпывающий ответ и добавить больше не чего.

Всем, кто решил повторить этот усилитель, хочу пожелать удачи и успехов при повторении! Надеюсь, что он порадует Вас хорошим звуком!

Спасибо за внимание.

Печатная плата

Для особо придирчивых. Читаем статью с первого поста и очень внимательно. Там есть все ответы и пояснения. В этой статье объединены самые существенные моменты из темы и в основном самые важные. Тема находится тут.

 Желаем Всем удачи!