Схемотехника усилителей уже прошла в своем развитии виток спирали и сейчас мы наблюдаем ламповый ренессанс. В соответствии с законами диалектики, которые нам так упорно вдалбливали, следом должен наступить ренессанс транзисторный. Сам факт этого неизбежен, ибо лампы, при всей своей красоте, уж очень неудобны. Даже дома. Но у транзисторных усилителей накопились свои недостатки…
Причину транзисторного звучания объяснили еще в середине 70-х — глубокая обратная связь. Она порождает сразу две проблемы. Первая — переходные интермодуляционные искажения (TIM-искажения) в самом усилителе, вызванные запаздыванием сигнала в петле обратной связи. С этим бороться можно только одним путем — увеличением быстродействия и усиления исходного усилителя (без обратной связи), что чревато серьезным усложнением схемы. Результат трудно прогнозируется: то ли будет, то ли нет.
Вторая проблема — глубокая обратная связь сильно снижает выходное сопротивление усилителя. А это для большинства громкоговорителей чревато возникновением тех самых интермодуляционных искажений прямо в динамических головках. Причина — при перемещении катушки в зазоре магнитной системы значительно изменяется ее индуктивность, поэтому импеданс головки тоже изменяется. При низком выходном сопротивлении усилителя это приводит к дополнительным изменениям тока через катушку, что и порождает неприятные призвуки, ошибочно принимаемые за искажения усилителя. Этим же можно объяснить парадоксальный факт, что при произвольном выборе динамиков и усилителей один комплект звучит, а другой — не звучит.
секрет лампового звука = высокое выходное сопротивление усилителя + неглубокая обратная связь
Однако аналогичных результатов можно добиться и с транзисторными усилителями. Все приводимые ниже схемы объединяет одно — нетрадиционная и позабытая нынче несимметричная и неправильная схемотехника. Однако так ли она плоха, как ее представляют? Например, фазоинвертор с трансформатором — настоящий Hi-End! (рис.1) А фазоинвертор с разделенной нагрузкой (рис.2) заимствован из ламповой схемотехники…
рис.1
рис.2
рис.3
Эти схемы сейчас незаслуженно забыты. А зря. На их основе, используя современную элементную базу, можно создать простые усилители с весьма высоким качеством звучания. Во всяком случае, то, что мне доводилось собирать и слушать, звучало достойно — мягко и вкусно. Глубина обратных связей во всех схемах невелика, есть местные ООС, а выходное сопротивление значительно. Нет и общей ООС по постоянному току.
Однако приведенные схемы работают в классе B, поэтому им присущи переключательные искажения. Для их устранения необходима работа выходного каскада в чистом классе A. И такая схема тоже появилась. Автор схемы — J.L.Linsley Hood. Первые упоминания в отечественных источниках относятся ко второй половине 70-х годов.
рис.4
Здесь тоже можно заметить фазоинвертор с разделенной нагрузкой и цепь вольтодобавки, как в схемах 2 и 3. Усилитель неинвертирующий и имеет очень широкую полосу воспроизводимых частот, поэтому при неудачном монтаже возможно появление самовозбуждения из-за паразитных обратных связей. В этом случае положение может исправить RC-цепочка на выходе усилителя.
Основной недостаток усилителей класса A, ограничивающий область их применения — большой ток покоя. Однако для устранения переключательных искажений есть и другой путь — использование германиевых транзисторов. Их достоинство — малые искажения в режиме B. (Когда-нибудь я напишу сагу, посвященную германию.) Другой вопрос, что найти сейчас эти транзисторы непросто, да и выбор ограничен. При повторении следующих конструкций нужно помнить, что термостойкость германиевых транзисторов невысока, поэтому не нужно экономить на радиаторах для выходного каскада.
рис.5
На этой схеме — интересный симбиоз германиевых транзиcторов с полевым. Качество звучания, несмотря на более чем скромные характеристики, очень хорошее. Чтобы освежить впечатления четвертьвековой давности, я не поленился собрать конструкцию на макете, слегка модернизировав ее под современные номиналы деталей. Транзистор МП37 можно заменить кремниевым КТ315, поскольку при налаживании все равно придется подбирать сопротивление резистора R1. При работе с нагрузкой 8 Ом мощность возрастет примерно до 3,5 Вт, емкость конденсатора C3 придется увеличить до 1000 мкФ. А для работы с нагрузкой 4 Ом придется снизить напряжение питания до 15 вольт, чтобы не превысить максимальную мощность рассеяния транзисторов выходного каскада. Поскольку общая ООС по постоянному току отсутствует, термостабильность достаточна только для работы в домашних условиях.
Две следующие схемы имеют интересную особенность. Транзисторы выходного каскада по переменному току включены по схеме с общим эмиттером, поэтому требуют небольшого напряжения возбуждения. Не требуется и традиционная вольтодобавка. Однако для постоянного тока они включены по схеме с общим коллектором, поэтому для питания выходного каскада использован «плавающий» источник питания, не связанный с «землей». Поэтому для выходного каскада каждого канала необходимо использовать отдельный источник питания. В случае применения импульсных преобразователей напряжения это не проблема. Источник питания предварительных каскадов может быть общим. Цепи ООС по постоянному и переменному току разделены, что в сочетании с цепью стабилизации тока покоя гарантирует высокую термостабильность при малой глубине ООС по переменному току. Для СЧ/ВЧ каналов — прекрасная схема.
рис.6
рис.7
- Схемы 1,2,3,5 были опубликованы в журнале Радио.
- Схема 4 позаимствована из сборника
В.А.Васильев Зарубежные радиолюбительские конструкции М.Радио и связь,1982, с.14…16 - Схемы 6 и 7 позаимствованы из сборника
Й. Боздех Конструирование дополнительных устройств к магнитофонам (пер. с чешск.) М.Энергоиздат 1981, с.148,175 - Подробно о механизме возникновения интермодуляционных искажений: ДОЛЖЕН ЛИ УМЗЧ ИМЕТЬ МАЛОЕ ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ?