Гибридный усилитель звука , который показан на схеме ниже многими меломанами считается одним из лучших аппаратов такого типа вобравший в себя все самое лучшее, что может максимально предоставить ламповый и транзисторный УМЗЧ. Его звучание похоже на двухтактный аппарат выполненный на триодах, но басы намного насыщеннее, быстрее, четче и солиднее. Средняя полоса прозрачная с ярко выраженными деталями, верхние частоты без всяких примесей, которыми грешат транзисторные приборы. Я уже давно подумывал взяться за сборку усилителя мощности с высоким классом. Перебрав различные варианты схем, коих великое множество в интернете, но большее внимание привлекла именно вот эта принципиальная схема.

В общем как основа, такое схематическое решение мне абсолютно подходило, тем не менее позднее, по ходу настройки возникла необходимость ее немного модернизировать. Схема то прекрасная, но не хватало там защитных функций. Поэтому я в первую очередь добавил защиту, обеспечивающей мягкий запуск усилителя при включении сетевого напряжения. Усовершенствовал функцию выполняющей автоматическое смещение напряжения на транзисторах MOSFET IRFP140 и IRFP9140. В изначальной авторской разработке, напряжение с выхода ламп значительно терялось в схеме смещения обладающей малым внутренним сопротивлением. Только после того, как я увеличил ее общее сопротивление порядка до нескольких сот кОм, то размах амплитуды на выходе возрос до 30v. p>

В конечном итоге гибридный усилитель обеспечивает выходную мощность до 200 Вт на каждый канал, при работе на нагрузку 4 Ом. Исходя из того, что выходной каскад аппарата работает в классе А, я заранее предусмотрел установку теплоотводов под полевые транзисторы, а для охлаждения радиаторов дополнительно еще вентилятор. По техническим и звуковым параметрам эта схема очень схожа с известным гибридным усилителем мощности Magnat RV3. Существенное отличие этого усилителя от Магната, это то, что в выходных каскадах последнего реализованы кремневые биполярные транзисторы, а в этом оконечный каскад работает на полевых транзисторах. Именно применение MOSFET-транзисторов исключило необходимость установки дополнительных каналов согласования, исключительно только конденсаторы в качестве переходных элементов.

Говоря об устройствах такого типа как лампово-транзисторный усилитель , стоит отметить, что основная цель в получении высокой мощности на выходе, не в угоду громкости в динамиках, а для воспроизведения качественного, естественного звука. Также стоить отметить еще одну конструктивную особенность устройства. Что бы обеспечить питающим напряжением ламповый модуль усилителя был использован импульсный блок питания имеющий постоянное выходное напряжение 6,3v и 270v, вследствие чего удалось максимально убрать фон низкой частоты и кардинально снизить уровень шума.

Важное замечание! Представленная здесь схема, как было сказано выше, использовалась как основа. Поэтому у каждого кто возможно планирует ее повторить, есть возможности усовершенствовать ее по своему. Еще хочу добавить, что в процессе тестирования решил полностью убрать каскад установленный между конденсаторами и полевыми транзисторами. На данный момент установлен каскад, задающий смещение на затворах. Основными элементами этого каскада являются переменные, много оборотные резисторы, а также стабилитроны, возможно нужно будет заменить постоянные стабилизаторы на регулируемые.

После успешного (а иногда печального) опыта приобретения транзисторного комбика / усилителя, наступает момент когда наш бывалый новичок либо не хочет терпеть больше этот аппарат в свой комнате, либо вообще вообще в свой «музыкальной жизни».

Следующий этап это гибридный усилок, либо ламповый. Какой именно выбрать и почему? Об этом мы сегодня вам и расскажем.

Гибридный усилитель тот же самый транзисторный?

В каком то смысле да, ведь по сути гибридный усилитель это тот же самый транзисторный но с одной или несколькими лампами – цель которых состоит в том что бы утеплить холодный звук транзисторах. Несмотря на это, если сравнивать цену гибридных усилков с транзисторными то цена первых порой превышает её на 25 – 35%.

А какая же разница между гибридными и ламповыми усилителями?

Ламповые усилители по сравнению с гибридными содержат в спектре выходного сигнала вторую, третью и четвертую гармонику. Гибридные по сути содержат только их малую часть, а транзисторные вообще богаты только нечётными гармониками звука.

Плюсы и минусы ламповых усилителей / комбиков.

• Из всех вышеперечисленных доводов вы как и многие убедились в том что ламповые комбике лучше! Несмотря на это, мы рассмотрим дальше и их минусы, ведь не всё так ясно в «Ламповом Альбионе».
• Ламповые усилители и комбики дороже! Если анализировать все затраты, сложность схем и стоимость хороших ламп то они выходят в разы дороже чем любой транзисторный или гибридный усилок.
• Дешевые ламповые усилители имеют постоянный дробовый шум.
• Для того что бы начать играть сначала нужно подождать что бы лампы подогрелись.
• Выходной трансформатор также вносит в выходном сигнале значительные искажения, так что от его качества в каком то смысле зависит и чистота выходного сигнала.
• Мощные лампы имеют большое тепловыделение и крайне низким коэффициентом усиления сигнала.
• Если напряжение сигнала меняется (скачет) то вы получите нестабильно работающий усилитель.
• В его конструкции необходим сложный блок питания с большой ёмкостью конденсаторов и не только, что тоже затратное дело.

Многие считают что ламповые комбики сегодня переживают не самые светлые времена. В этом есть доля правды, ведь как вы видите производители такой аппаратуры на протяжений многих десятилетий пытаются выжать максимум а также усовершенствовать схемы и решать «не решаемые» проблемы которые мы привели выше.

Где то им это удается, где то нет, но мы имеем ту же самую картину как и несколько лет назад – ламповые решения такие же дорогие, гибридные комбики дешевле. И всё же их покупают, всё же их производят.

Плюсы и минусы гибридных усилителей / комбиков.

Гибридные усилители это полукровки. Производители до сих пор пытаются решить именно через них проблемные места транзисторных и ламповых аппаратов. На сегодняшний день где то им это удалось, где то нет и что мы имеем?

Плюсы:

• Стоимость гибридный усилителей ниже ламповых благодаря более простой схемы, более дешевых компонентов (другой принцип), используются 1-2 лампы и.т.д
• Он сочетает в себе усилитель напряжения на вакуумном триоде и усилитель тока на транзисторах.
• Звук на выходе более чистый (почти стерильный) чем ламповый.

Минусы:

• Связка всё таки остаётся гибридной, даже если присутствует лампа в конструкции.
• Нужно использовать аналогичный (по сложностью с ламповым) блок питания.

Какой же усилитель выбрать: ламповый или гибридный?

Мы уже писали о том как правильно выбрать комбоусилитель (тут), возможно там вы найдете еще детали по этой теме, а что касается нашей темы …

Когда то один человек мне дал хороший совет когда я выбирал свой второй комбик. Вот что мне он сказал:

«Ламповые, гибридные и транзисторные комбики это как 3 категории авто. Ламповые усилители это Мерседесы, БМВ и им прочие немецкие дорогие авто. Тут и малолитражки (комбики на 10-30 Ватт) и семейные (35-80 Ватт) а также спортивные и авто категории бизнес-класс (100 – 150 – 300 Ватт). Гибридные комбики это Volkswagen и Opel, ну а транзисторные это Skoda, Fiat и Renault. Вот так вот!»

Обсуждать тему гибридных и ламповых усилителей можно до бесконечности, всё о чём мы сегодня говорили это субъективное наше мнение. Нам также важно узнать ваше мнения и конечно какой выбор когда то сделали вы.

Гибридные усилители, или ламповые усилители без выходного трансформатора

Многих начинающих аудиофилов-любителей от построения хорошего лампового усилителя отпугивает сложность изготовления выходного трансформатора. Это же нужно где-то найти хороший мощный магнитопровод (сердечник) от ОСМ или ТС-180...250, километры проволоки. А матёрые аудиофилы говорят, что и без того многовитковую первичную обмотку, которую замучаешься наматывать, нужно ещё и секционировать, разделяя кусками вторичной. В какую сторону это всё мотать, как не запутаться при подключении?..

Между тем, существует подход, возможно, весьма спорный, который заключается в замене выходного трансформатора (да и выходной лампы, чего уж там) на... транзистор. Да-да, тот самый ненавистный "каменный" кремний, от которого так стремятся уйти к прозрачному вакууму.

Применение транзистора в качестве усилителя тока позволяет существенно упростить выходную часть усилителя, но стоит ли оно того? Ведь здесь мы лишаемся значительного количества ламповости - целой выходной лампы и трансформатора. Много ли это отнимет у звука и много ли добавит тот самый кремний?

Пока не соберёшь - не узнаешь. Возможно, кому-то придётся по душе этот компромисс между ламповостью и простотой. Поэтому здесь мы приводим две схемы, которые повторило большое количество людей. Кому-то звук таких усилителей сразу понравился, а кого-то - озадачил, заставив долго прослушивать.

Первая схема гибридного усилителя мощностью 8Вт под авторством Владислава Креймера опубликована в одном из номеров журнала "Радиолюбитель". По заверениям автора, общий характер звучания формирует триод 6Н23П, а эмиттерный повторитель на составном транзисторе КТ825 лишь усиливает ток, "согласовывая" высокое сопротивление лампы с низким сопротивлением акустики. Выходной каскад работает в жёстком режиме "А" с током покоя в 1,25 ампер, который рассеивается резистором R3 - 27 ватт тепла, однако. Падение напряжения на резисторе R2 обеспечивает небольшую обратную связь. Автор отмечает прекрасные качества звука такого гибрида. КНИ - менее 1%.

Чувствительность усилителя - 0,6В. Линейная АЧХ в нижней части определяется ёмкостью конденсатора C1, при указанном на схеме номинале - это около 5 Гц.

Резистор R3 - проволочный, мощностью 20Вт. Как уже было отмечено, он сильно нагревается. R2 - двухваттный, можно составить из двух параллельно включенных одноваттных. Изменяя его сопротивление в пределах 0,2-1,2 Ома, можно менять величину обратной связи. При меньшем сопротивлении, чувствительность будет больше, при этом звук будет более "тёплым" и "жирным", как охарактеризовал его автор. При увеличении чувствительность будет уменьшаться, а звук будет обретать большую прозрачность. Лампу нужно подбирать так, чтобы на эмиттере транзистора было напряжение 10-12,5 В. О самом транзисторе: здесь можно применить КТ825 с любым буквенным индексом. Автор отмечает, что старые транзисторы производства времён СССР "звучат" лучше. Возможно, импортные аналоги будут ещё лучше. Также можно применить два обычных транзистора вместо составного, особо заманчиво проделать это с германием. Требуется использование радиатора площадью 1000 кв.см. Транзистор и R3 суммарно будут выделять около 30Вт.

Питание усилителя должно быть качественным, без пульсаций. На схеме показан один из вариантов. Дроссель должен иметь не менее 300 витков диаметром 0,3-0,5мм на магнитопроводе от трансформатора на 10-20Вт. Сопротивление обмотки - 1...2 Ома. Питание должно обеспечивать напряжение порядка 22 вольт на верхнем выводе R3. Не забудь о питании накала лампы, он не показан на схеме.

Если усилитель будет самовозбуждаться на ВЧ, в сетки ламп можно добавить антизвонные дроссели из 15 витков на маленьких ферритовых колечках.

Любители поэкспериментировать с "жирностью" звука могут зашунтировать R2 конденсатором ёмкостью 4700 мкФ, что исключит обратную связь. Это значительно увеличит чувствительность усилителя и немного уменьшит мощность.

Сопротивление резистора R3 должно быть равно сопротивлению нагрузки.

Вторая схема за авторством В.Гришина с КНИ 0,3% на номинальной мощности (16-20Вт). В отличие от предыдущей схемы, здесь лампа работает в линейном режиме. Биполярный транзистор заменён полевым, смещение которого формирует цепочка R5,R5,R6,D1,C2 для установки нужного тока покоя (3А) в классе "А". Высокая ёмкость C2 обеспечивает мягкий переход транзистора в рабочий режим при включении.

Режим транзистора и номиналы на схеме рассчитаны для нагрузки сопротивлением 4 Ома. Для 8 Ом напряжение питания выходного каскада следует увеличить до 20 В, ток покоя выставить в 2,1А, индуктивность дросселя увеличить вдвое.

Такое необычное обозначение дросселя неслучайно. В авторском варианте его магнитопровод скомбинирован из феррита и железа. Сопротивление обмотки очень мало, поэтому по "постоянке" ток транзистора замкнут на массу. Переменная же составляющая поступает на акустику. Описание изготовление дросселя можно найти в "Радио" №3 за 2013 г.

Как и в первой схеме, очень важно обеспечить хорошее питание. Ёмкости в фильтрах блока питания выходного каскада могут доходить до 47000мкФ (для питания двух каналов). В анодном питании автор использовал кенотронный выпрямитель, дающий плавное нарастание напряжения. При использовании диодного выпрямителя затвор транзистора следует защитить стабилитроном.

Лампу можно заменить на 6С2П, 6Н1П, пересчитав номиналы резисторов R2 и R3 для нужного линейного участка характеристики. Стабилитрон можно заменить на КС175Ж, КС210Ж. Полевой транзистор может быть заменён на аналогичный по параметрам (например, IRF830, IRFZ24N), однако по качеству звука автор считает его незаменимым. Трансформатор для питания выходного каскада - с трёхкратным запасом мощности, на 150...250Вт. При 4-омной акустике напряжение вторичной обмотки этого трансформатора должно быть 12 В, для 8-омной - 18 В. Анодный трансформатор - не более 15Вт. Можно попытаться подобрать понижающий трансформатор, подключив его "наоборот" к вторичной обмотке трансформатора питания выходного каскада.

Дроссель можно изготовить на броневом магнитопроводе ШЛМ 20x40. Для акустики на 4 Ома следует использовать провод диаметром 2 мм, для 8 Ом - 1,78 мм. Желающим избавиться от моточных изделий можно рекомендовать идеи из т.н. фолловера: схема . Также схема с генератором тока есть в "Радио" №12 за 2012 г.

Настройка этого гибридного усилителя осуществляется установкой необходимого тока покоя, контролируя его в течение 3-4 часов прогрева.

Входное напряжение должно быть не более 2 вольт. Мощность используемой акустики должна быть с двукратным запасом. Важно, что для данного усилителя предпочтительной является двухполосная акустика, т.к. при наличии в акустике фильтра среднечастотного звена преимущество непосредственного подключения нагрузки к выходному каскаду теряется.

На протяжении долгих лет, в усилителях мощности использовались только вакуумные лампы, но сегодня в современных усилителях почти полностью используются транзисторы. Ламповые усилители работают на тех же принципах, что и транзисторные, но внутренняя конструкция может быть значительно другая. Вообще ламповые устройства работают при высоком напряжении питания и низком токе. В отличии от транзисторов которые работают при низком напряжении, но с большими токами. Кроме того, ламповые усилители, как правило, рассеивают большое количество энергии в виде тепла, и в целом они не очень эффективны.

Одно из наиболее ярких различий между ламповыми и транзисторными усилителями – наличие в ламповом усилителе выходного трансформатора. Из-за высокого выходного сопротивления анодной цепи, обычно требуется трансформатор для правильной передачи мощности на громкоговоритель. Высококачественные выходные аудио-трансформаторы не только сложно изготовить, но как правило, они большие, тяжелые и дорогие. С другой стороны, транзисторный усилитель не требует выходного трансформатора, и следовательно, имеет тенденцию быть более эффективным. Многие люди считают, что звук в ламповых усилителях может быть превосходным и обладает уникальным характером. Не вызывает сомнений то, что Есть звуковые различия между ламповыми и транзисторными усилителями. Я искренне ценю оба мира, и имел возможность услышать звучание удивительных систем с использованием обеих технологий.

Рисунок 1: Упрощенная схема гибридного усилителя

При разработке этого гибридного усилителя (рис. 1) было желание объединить все лучшее от ламповых и транзисторных технологий. Лампы предлагают полное и добросовестное воспроизведение звука, с богатейшей детализацией, блестящей ясностью, и точностью. Они также лучше воспроизводят глубокий. Гибридный усилитель сохраняет почерк лампового усилителя, дополняя его низким уровнем искажений полупроводникового выходного каскада.

Рисунок 2: Схема гибридного усилителя

Схема гибридного усилителя (рис. 2) является очень простой, но включает в себя интересные идеи: такие как лампы низкого напряжения Эрно Борбели и выходной каскад Райнхарда Хоффманна с двух-полярным питанием . Этот гибридный способный выдать около 30 Вт в нагрузке 8Ω или 15W в 4Ω нагрузки. Вы можете легко увеличить мощность добавлением в параллель большее количество выходных каскадов. При этом увеличится коэффициент демпфирования и снизится зависимость от сопротивления нагрузки. Усилитель с двумя выходными MOSFET транзисторами на канал обеспечит более чем 50 +50 Вт полезной мощности чистого класса А при нагрузке до 6-8Ω. Правда в таких условиях усилитель будет рассеивать более 300 Вт, так что Вы должны использовать соответствующие радиаторы (по крайней мере, тепловое сопротивление 0,2 ° С / Вт) в подходящем хорошо вентилируемом корпусе.

Рисунок 3. Схема БП

Входной каскад основан на двойном триоде 6DJ8/ECC88 (аналог 6Н23П, также можно попробовать 6Н6П) и выполняет роль дифференциального усилителя. Я выбрал 6DJ8 из-за его линейности и за хорошую работу при 35-40В напряжения на аноде. Для 6DJ8/6922/ECC88/E88CC, MU постоянна в пределах 20% от 0.4mA, до по крайней мере 6 мА, и эта тенденция продолжается до 15mA. Я выбрал рабочий ток 3-5 мА для каждой половины лампы, и напряжения 35-40V, чтобы сохранить диссипации значительно ниже номинального значения 1,8 Вт. На катод подается ток с источника постоянного тока на Q3, в то время как Q1 и Q2 представляют активную нагрузку или токовое зеркало. Активная нагрузка анод / катод обоих триодов почти равная, что уменьшило вторую гармонику, способствует линейности и увеличивает скорость нарастания выходного напряжения. Потенциометром Р3, можно регулировать ток смещения от 1 до примерно 7mA, P1 контролирует выходное напряжения смещения, которое нужно настроить близко к 0.

ВЫХОДНОЙ КАСКАД

Выходной каскад состоящий из одного или более Р-канального МОП-транзистора в режиме single-ended, Class A, по конфигурации похожие на Zen усилитель Нельсона Пасса (для более подробной информации см. http://www.passlabs.com/

zenamp.htm). Он нагружен на источник тока Q4, который настроен на ток 3A в режиме покоя, используя указанные значения R14. Вы можете экспериментировать с различными значениями тока в режиме покоя путем изменения сопротивления R14 по формуле Id = (Vz-Vgs)/R14 =0.9/R14.

При этом нужно учитывать что ток покоя должен быть на 50% больше рабочего тока. Общий коэффициент усиления усилителя составляет около 20, и это зависит от значения R8 и R9. Таким образом, 1V входного сигнала будет выводить усилитель на полную мощность, так что выходного уровня типичного проигрывателя компакт-дисков достаточно для раскачки усилителя. Вы можете вычислить нужное усиление используя следующую формулу: Av = 1 + (R9/R8). Испытанная печатная плата этого усилителя доступна в формате Ivex Win-Board format. Для получения бесплатной копии файла, пожалуйста, отправьте по электронной почте [email protected]. В этой PCB, лампы и транзисторы установлены со стороны пайки.

Каждый канал гибридного усилителя требует ±35V DC/6A питания основного усилителя, и регулируемого 6.3V DC/0.5A для питания накала ламп. Выпрямители основного источника питания усилителя должны выдерживать 20А.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Этот гибридный усилитель имеет ровную полосу АЧХ во всем диапазоне звуковых частот. Даже с низкочувстительной акустикой, вы можете оценить его ясность и детальность, особенно когда проигрыватель компакт-дисков напрямую связан с ним. С одинарным выходом усилитель обеспечивает до 20 Вт с КНИ менее 1%, но он будет работать лучше с двумя параллельно. У меня была возможность оценить некоторые лучшие усилители класса А на рынке, и я считаю, что от этого гибридника исходит такой же аромат и ощущение свежести, когда вы слушаете высококлассную музыку.

1. “Low-Voltage Tube/MOSFET Line Amp,” GA 1/98.

2. “The Zen Cousins,” AE 4/98.

audioXpress 5/01

www.audioXpress.com

Исправленная схема усилителя.

По многочисленным просьбам радиолюбителей, привожу усовершенствованную и более полную схему гибридного УНЧ с подробным описанием, списком деталей и схемой блока питания. Лампу на входе схемы гибридного УНЧ 6Н6П - заменил на 6Н2П. Так же можно поставить в этот узел и более распространённую в старых лампачах 6Н23П. Полевые транзисторы заменимы на другие аналогичные - с изолированным затвором и ток стока от 5А и выше. Переменник R1 - 50 кОм это качественный переменный резистор на регулятор громкости. Можно поставить его вплоть до 300кОм, ничего не ухудшится. Обязательно проверить регулятор на отсутвие шорохов и неприятных трений при вращении. В идеале стоит использовать РГ ALPS - это японская фирма по производству качественных регуляторов. Не забываем про регулятор баланса.

Подстроечным резистором R5 - 33 кОм вставляется ноль напряжения на динамике в режиме молчания УНЧ. Другими словами подав питание на транзисторы и вместо динамика (!) подключив мощный резистор на 4-8 Ома 15 ватт, добиваемся на нём нуля напряжения. Меряем чувствительным вольтметром, так как должен быть абсолютный ноль. Схема одного канала гибридного УНЧ приведена ниже.

Остальные резисторы 0,125 или 0,25 ватт. Короче любые маленькие. Конденсатор 10000мкФ можно смело уменьшить до 100мкФ, а нарисован он так по старому обозначению. Все конденсаторы по анадному питанию ставим на 350В. Если трудно достать на 6,8мкФ - ставим хотя бы на 1мкФ (я так и сделал). Транзистор управления током покоя, заменим на КТ815 или КТ817. На звуке это не отразится, он там просто ток корректирует. Естественно нужна ещё одна нужна копия гибридного УНЧ и для второго канала.

Для питания транзисторов нужен двуполярный источник +-20 (35)В с током 4А. Можно на обычном трансформаторе. Так как большая мощность не требовалась - поставил 60-ти ваттный транс от видеомагнитофона с соответствующим снижением выходной мощности. Фильтрация простая - диодный мост и конденсатор. При токе покоя 0,5А - хватит ёмкости 10000мкф на канал. Конденсаторы С3, С4, С5 по 160В, не меньше. Или на всякий случай больше. R8 небольшой подстроечный резистор - крутится отвёрткой. Он задаёт ток покоя выходных транзисторов (в отсутствии сигнала). Выставить ток надо от 0,3А - режим АВ до 2А - режим А. Во втором случае качество звука гораздо лучше, но вот греться будет не слабо. Можно задействовать для питания и с дополнительным кольцом и обмотками 12витков - на неё идёт 12В с трансформатора, и двумя по 20В - это вторичка. В этом случае диоды моста должны быть высокочастотными, простые КД202 сгорят в момент.

Накал питаем 12-ю вольтами соединив накалы обеих ламп последовательно. Анодное напряжение 300В я брал с помощью маленького трансформатора (5 ватт) от китайского многонапряжительного адаптера. Питать от той пародии, кроме светодиода, ничего нельзя, а вот в этом гибридном он пришёлся к месту. На его 15-ти вольтовую вторичку подаём 12В с электронного (или обычного) трансформатора, и с 220-ти вольтовой сетевой снимаем напряжение. Ток конечно не ахти, но обе лмпы 6Н2П тянут по аноду всего 5мА, так что большего им и не надо.

Обсудить статью ГИБРИДНЫЙ УНЧ