Создание «ламповых» предыскажений
Более серьезное предложение заключается в получении на выходе транзисторного усилителя спектра гармоник, близкого к таковому для лампового усилителя. Однако предлагается сделать это довольно примитивным, если не сказать грубым, способом. Предлагается установить на входе транзисторного усилителя ламповый предусилитель, который часто называют «облагораживающим». В транзисторных усилителях глубокая ОООС охватывает обычно весь оконечный усилитель, чувствительность которого составляет около 1 В. Это значит, что при использовании CD-проигрывателя или магнитофона никаких дополнительных каскадов усиления на входе не требуется. Введение лампового предусилителя в тракт потребует ослабления его выходного сигнала до начального уровня и таким образом понизит соотношение сигнал-шум.
Чтобы этого избежать, предлагают устанавливать на входе транзисторного усилителя не усилительный каскад, а катодный ламповый повторитель с единичным коэффициентом усиления по напряжению. Установка лампового каскада на входе транзисторного усилителя действительно может оказать некоторое положительное влияние на воспроизведение музыки за счет увеличения входного сопротивления, хотя повышает чувствительность к электромагнитным наводкам.
Формирование «ламповых» предыскажений с большим удельным вкладом второй гармоники может замаскировать (но не устранить!) нечетные гармоники на выходе транзисторного усилителя.
Такой прием используют не только радиолюбители, но и некоторые фирмы.
Рис. 2.11. Усилитель на мощных интегральных микросхемах с ламповым буферным каскадом на входе
Вынужден разочаровать любителей легких решений в звуковоспроизведении. Не только простое включение LM3886 совместно с ламповым буфером, но даже более «продвинутый вариант» не позволили получить звучание, близкое по естественности и динамичности к моему упомянутому 10-ваттному ламповому однотактному усилителю. Самый «продвинутый вариант» — мостовой усилитель* мощностью до 100 Вт на канал на паре LM3886 в инвертированном включении с использованием электролитических конденсаторов Elna Silmic в блоке питания, тороидального трансформатора мощностью 300 Вт, предельно краткого тракта обратной связи в виде резистора на ножках микросхемы и лампового буфера с использованием зарубежных ламп ЕСС88.
Сравнение происходило в помещении площадью 25 м2 при одинаковых уровнях громкости. Ламповый усилитель явно обеспечивал более яркий, насыщенный, «выпуклый» звук. Правда, компоненты лампового усилителя при мощности в несколько раз меньшей, чем лампово-транзисторного «конкурента», стоят в несколько раз дороже (более 300 долл. США для лампового усилителя при использовании российских ламп КТ88 и выходных трансформаторов «Аудиоинструмент» в сравнении с примерно 120 долл. США для лампово-полупроводникового варианта).
↑ Комбинированная ООС по току и напряжению
Значительно расширяет поле деятельности любителей подход, основанный на использовании комбинированной отрицательной обратной связи по току и напряжению, позволяющий строить усилители, обладающие ненулевым выходным сопротивлением .При этом:
• Улучшаются условия работы головки громкоговорителя и снижаются его нелинейные искажения; • Возрастают электрическая и полная добротность низкочастотного громкоговорителя, что изменяет его АЧХ в области низких частот.
Комбинированная обратная связь по напряжению и току эффективно уменьшает переходные интермодуляционные искажения, повышает точность воспроизведения атаки звукового сигнала и дает
, пожалуй,наибольший эффект в улучшении качества звуковоспроизведения .
С практической точки зрения следует выделить публикации нашего согражданина-датагорца Игоря Рогова , в которых рассмотрены схемы построения УМЗЧ с ненулевым выходным сопротивлением для инвертирующего и неинвертирующего усилителей.
Также разработана программа расчета, дополненная примером оценки АЧХ громкоговорителя в акустическом оформлении «закрытый ящик» при подключении его к указанному усилителю .
Показанная на рис. 1 схема – не «чистый» преобразователь напряжения в ток (ИТУН), а усилитель с комбинированной отрицательной обратной связью по току и напряжению. Ее особенность заключается в том, что она позволяет получить необходимое выходное сопротивление усилителя.
Регулировка выходного сопротивления осуществляется путем изменения сопротивления резистора R8. Требуемое выходное сопротивление поможет выбрать табл. 1
Обратите внимание, что выходное сопротивление Rвых не зависит от сопротивления нагрузки (АС). Изменяется лишь коэффициент передачи усилителя
Как видно из табл. 1, выходное сопротивление усилителя может меняться в довольно широких пределах, позволяя найти оптимальное качество звучания. Обычно оно соответствует выходному сопротивлению, соизмеримому с сопротивлением нагрузки. Здесь выполнено соотношение Rн/R9=R5/R4, чтобы коэффициент усиления не зависел от значения R8.
Можно провести расчет параметров цепей обратной связи УМЗЧ таким образом, чтобы коэффициент передачи усилителя (Ku=25,2 дБ) был постоянным для сопротивлений нагрузок Rн=4; 6 и 8 Ом. В этом случае выходное сопротивление Rвых для каждой Rн будет определяться своим значением R8 (Табл. 2).
Настоятельно советую на практике познакомиться с этой интересной стороной взаимодействия УМЗЧ и АС. Вполне можно отказаться от цепи R4, C3, что, однако приведет к изменению коэффициента усиления УМЗЧ при установке требуемого выходного сопротивления усилителя резистором R8.
Необходимая информация для экспериментов приведена на рис. 2 и в табл. 3.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
При R4 более 1 кОм емкость конденсатора С3 может быть уменьшена до 100 мкФ.
Обратный ток акустической системы
Как известно, акустическая система является реактивной нагрузкой. А значит, она может возвращать ток усилителю. Этот ток, протекая по проводникам, создаёт разность потенциалов, что может привести к появлению положительной обратной связи и как следствие нестабильности усилителя.
Для избежания этого, земляную клемму громкоговорителя следует подключать к общему выводу конденсаторов фильтра питания. Часто вывод громкоговорителя подключают к общему выводу микросхемы, как показано на рисунке:
Такое подключение замыкает отрицательную полуволну сигнала в локальном контуре, исключая фильтрующий конденсатор, который мог бы снизить излучаемые помехи и повысить стабильность системы.
На рисунке показано, как ток утечки на землю одной полуволны сигнала может навести неприятные помехи и искажения, если общий провод громкоговорителя подключен к выводу выходного каскада микросхемы:
Аналогично, если на плате усилителя в цепях питания есть байпасные конденсаторы (а они обычно есть) довольно большой ёмкости в несколько сотен микрофарад, то импульсы зарядного тока также создадут на общем проводнике разность потенциалов. Поэтому, повторимся ещё раз, наилучшая точка подключения общего провода акустической системы — это общий вывод конденсаторов фильтра питания.
Чем больше мощность, тем хуже…
Часто радиолюбители стараются сделать свой усилитель как можно мощнее (типа, так круче), да и аудиофилы зачастую оснащают свои системы усилителями с мощностью в разы превышающей необходимую для озвучивания обычной комнаты до нормального уровня громкости, мотивируя тем, что так получается больший динамический диапазон. Такие усилители (большой мощности) порой решают одни проблемы, но создают другие.
Индуктивность проводников питания является основным «слабым звеном» усилителей мощности класса АВ. В таких усилителях выходные транзисторы включаются и выключаются поочередно, соответственно по плюсовой и минусовой шинам питания протекают полуволны зарядных токов.
Если эти импульсы через емкостные и индуктивные связи попадут в звуковой тракт это приводит к ужасному размытому звучанию.
Такое происходит, если какая-то чувствительная дорожка (проводник) проходит рядом с шиной питания. Бифилярная свивка проводов питания эффективно подавляет излучаемые помехи за счёт взаимной компенсации положительной и отрицательной полуволн.
На печатной плате этот метод можно реализовать, если шины питания расположить друг над другом с двухсторон платы (требуется двухсторонняяя печатная плата)
Достойный образец проектирования печатной платы для усилителя мощности — это конструкция Ultra-LD 200W, представленная в одном из номеров журнала «Практическая электроника каждый день». На печатной плате этого усилителя реализованы все рекомендации по монтажу, представленные в данном цикле статей. И во многом за счёт этого удалось получить уровень шумов -122 дБ и уровень нелинейных искажений ниже 0,001%.
Заземление одной стороны печатной платы хорошо работает в высокочастотных и слаботочных конструкциях. Для усилителей мощности это не подходит, потому как трудно предсказать протекание токов в зависимости от выбора точек заземления.
В современных ламповых усилителях часто общую шину делают в виде отрезка тостого лужёного провода. Многие гуру проповедуют разводку звездой с единственной точкой подключения. Бывают случаи, когда при таком подходе усилители плохо работают. Сказывает большое количество длинных проводов, которые снижают стабильность конструкции.
Как правило, в хорошем усилителе есть несколько точек заземления.
