Схема усилителя звука

Схема усилителя звука с ТОС Lynx PA76

Схема усилителя звука Lynx PA76 с ТОС. Данный усилитель разработан на основе очень удачного и пользующегося заслуженной популярностью проекта Lynx PA72. От своею предшественника Lynx PA76 унаследовал структуру усилителя с ТОС, входной каскад на полевых транзисторах с затвором на основе рn-перехода и каскодный биполярно-полевой усилитель напряжения, обладающий высокой линейностью и «мягким» спектром искажений.

Основные отличия заключаются в выходном каскаде, выполненном на высоко-линейных биполярных транзисторах по схеме «тройною» симметричного эмиттерного повторителя, с первой и второй ступенями, работающими в классе А. Для снижения температурного дрейфа «исходного усилителя» и минимизации уровня помех и искажений, питание драйверных каскадов осуществляется от стабилизаторов с большим коэффициентом подавления пульсаций, высокой собственной линейностью и апериодической переходной характеристикой как по входному, так и по выходному воздействию.

Быстродействующая тиристорно-оптронная защита

Для защиты выходных транзисторов в аварийных ситуациях в усилителе применена быстродействующая тиристорно-оптронная защита, при срабатывании запирающая все каскады усиления. Практически полное устранение постоянного смещения на выходе устройства достигается за счет применения дополнительного съёмного модуля поддержания нулевого потенциала на основе инвертирующего интегратора. Ввиду того, что существуют разные мнения о пользе или вреде сервосистем в звуковых усилителях мощности, предусмотрена возможность работы Lynx РА76 как с модулем поддержания нуля, так и без него.

Устройство защиты АС обеспечивает надежную защиту акустических систем при возникновении (но любым причинам) постоянного напряжения на выходе УМ, при пропадании или снижении менее допустимого предела любого из напряжений питания усилителя. Помимо функций защиты АС, устройство обеспечивает ограничение пускового тока при включении питания усилителя, индикацию состояния устройства и «квазисенсорное» включение.

Принципиальная схема усилителя мощности

Принципиальная схема усилителя мощности Lynx PA76 приведена на рис.1, модуля поддержания нуля Lynx SRV7o — на рис.2, системы зашиты и «мягкого старта» Lynx PR76 — на рис.3, и источника питания Lynx PWR76 — на рис.4. За основу нового усилителя Lynx PA76 взята хорошо зарекомендовавшая себя топология ОУ с ТОС. позволяющая создавать высоко-линейные усилительные устройства с неглубокой ООС и очень высоким быстродействием. Схема усилителя во многом аналогична Lynx PA72.

Основные отличия заключаются в выходном каскаде, построенном на биполярных транзисторах и связанных с этим особенностях построения схемы (в частности, применение цени термостабилизации тока покоя выходного каскада и быстродействующей оптронно-тиристорной зашиты выходного каскада от тока короткого замыкания нагрузки и сквозного тока). Драйверные каскады усилителя питаются стабилизированными напряжениями +/-58В от мало-шумящих стабилизаторов компенсационного тина (ИОН — ФШ — ОУ) с малым дрейфом, при этом для получения каждого из питаний используется собственная обмотка силовою трансформатора.

Отличие схемы Lynx PA76 от предыдущего усилителя Lynx PA72

Важным отличием схемы Lynx PA76 от предыдущего усилителя Lynx PA72 является применение интегральных источников опорного напряжения для питания базовых цепей «верхних» транзисторов каскодов. Это решение позволило примерно в 3-5 раз снизить температурный дрейф усилительной части но сравнению со схемой, использующей для этих цепей обычные стабилитроны. В результате (при использовании подобранных по крутизне и начальному току стока входных ПТ и ПТ второго каскада) дрейф усилителя с замкнутой нетлей ООС не превышает 7…15мВ в диапазоне температур элементов схемы от+10 до +55 С.

Внимание! Все схемы и картинки в большом формате находятся в файле PDF — в конце статьи.

Усилитель мощности Lynx PA 76

Модуль поддержания нулевого потенциала
Lynx SRV76

Система защиты АС и «плавного пуска» Lynx PR76

Выпрямители питания Lynx PWR76

Вид платы Lynx PA76 смонтированного модуля (с выходными транзисторами и охладителем)

Смонтированная плата усилителя мощности Lynx РА76

Плата Lynx РЛ76, установленная на охладителе транзисторов ВК

Система поддержания нуля Lynx SRV76 выполнена на основе инвертирующего итератора (с ограничением амплитуды входного воздействия), обладающего лучшими характеристиками по сравнению с не инвертируюшим. Для подключения схемы поддержания нуля к инвертирующему входу усилителя мощности, выходной сигнал интегратора инвертируется дополнительным каскадом на мало-шумящем высоко-линейном ОУ. Модуль SRV76 выполнен в виде отдельной платы, устанавливаемой над платой усилителя мощности.

Защита АС от переходных процессов

Применение данного модуля не является обязательным и зависит, в основном, от личных слуховых предпочтении. Для защиты АС от переходных процессов при включении и выключении усилителя, а также от постоянного тока (при различных неисправностях усилителя и источника питания) используется модуль защиты Lynx PR76. Кроме функции защиты АС, модуль выполняет также и функции системы «мягкого запуска», предотвращая «токовый удар» от заряда емкостей фильтров питания и намагничивания сердечника силового трансформатора при включении.

Для определения наличия постоянного напряжения на выходе УМ и контроля наличия напряжений питания УМ используются хорошо зарекомендовавшие себя схемы на основе транзисторных оптронов. Формирование задержки подключения АС к выходам УМ после подачи питания и временных интервалов «мягкого старта» осуществляется с помощью аналоговых реле времени на компараторах. Устройство защиты Lynx PR76 имеет два полностью независимых и гальванически не связанных канала, что исключает возможность случайного формирования «земляной петли» при монтаже двухканального усилителя.

Особенностью устройства защиты Lynx PR76 является применение герметичных газонаполненных реле типа ТКЕ26П1Г для коммутации цепей акустических систем. В ходе ряда экспериментов и прослушиваний было установлено, что эти реле существенно превосходят большинство типов не герметичных реле, обычно применяемых для коммутации АС как по субъективному восприятию звучания, так и по ряду объективных параметров, в частности, допустимому разрываемому току цепи без повреждения контактных групп.

Блок питания Lynx PWR76

Источник питания Lynx PWR76 обеспечивает работу двух каналов УМ Lynx PA76 и содержит две пары силовых выпрямителей для питания выходных каскадов и две нары высоковольтных выпрямителей для питания драйверных каскадов. Во всех выпрямителях приняты меры но 01раничению скорости нарастания зарядного тока конденсаторов фильтра и подавлению помех, возникающих в системе трансформатор-выпрямитель при коммутации диодов. Переменные напряжения на выпрямители Lynx PWR76 подаются с нары специализированных силовых трансформаторов, работающих с пониженной индукцией в магнитопроводе и имеющих двойной статический экран первичной обмотки.

Габаритные размеры плат и особенности их конструктива первоначально выбирались таковыми, чтобы устройство можно было разместить в корпусе HIFI200 Dissipante (3U х 300 мм, тин INPDA03300N), радиаторы которого имеют достаточную площадь охлаждения, чтобы обеспечить надежную работу усилителя с током покоя ВК порядка 350…500 мА при долговременной выходной мощности каждою канала (в течение 24 час) порядка 50Вт на нагрузке 40м.

Схемотехника и конструкция усилителя Lynx PA76

Схемотехника и конструкция усилителя Lynx PA76 допускает большую вариативность применяемых электронных компонентов. В каскодных схемах I и 2 ступеней усилителя мощности возможно применение транзисторов типов 2SK170/2SJ74, 2SK.330/2SJ105, 2SK364/2SJ104, 2SK366/2SJ107, 2SK370/2SJ108, 2П303Д/2П103Д, КПЗОЗД/КПЮЗМ.

Применение двух последних пар из перечисленных требует некоторого изменения номиналов резисторов в цепях истоков и нагрузки первых каскодов, но при этом увеличивает перегрузочную способность и устойчивость у ВЧ-помехам. Полевые транзисторы желательно подобрать в пары по значению начального тока стока с точностью не хуже 3…5% и крутизны характеристики с точностью не хуже 10… 15% .

Биполярные транзисторы в каскодах допустимо применять любых типов соответствующей структуры с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 100В для входною каскада и 150В для второю и допустимой мощностью рассеяния на коллекторе не менее 0.3…0.5 Вт Желательно, чтобы «бета» этих транзисторов была не менее 80… 100, а ее зависимость от тока коллектора по возможности минимальной.

Попарный подбор этих транзисторов не требуется. В эмиттерных повторителях также допустимо использование разнообразных транзисторов с минимальной зависимостью «беты» от тока коллектора и напряжением коллектор-эмиттер не менее 150В. В частности, в первой ступени ВК хорошо работают 2SC3955/2SA1540, 2SC3423/2SA1360, 2SD1609/2SD1109, КГГ940А/КТ9115А. Во второй ступени возможно применение приборов 2SC4793/2SA1837, 2SC5171/2SA1930. 2SC4883/2SA1859. Для оконечной ступени подойдут 2SC2921 2SA1215, 2SC2922/2SA1216, 2SC3519/2SA1386, 2SC6145/2SA2223, MJL3281/MJL1302.

Транзисторы и стабилитроны

Типы регулирующих транзисторов в стабилизаторах питания драйвера не принципиальны. Диоды выпрямителей могу быть самых различных типов российского и импортного производства. В качестве мощных выпрямительных диодов хорошо работают КД271, КД272, КД273, MBR10100, MBR20100 и другие аналогичные приборы. Для выпрямителей питания драйверов следует использовать диоды с допустимым обратным напряжением не менее 150В.

Основная часть резисторов — металлопленочные (RN55, RN65, ОМЛТ). Эмиттерные резисторы оконечной ступени — ленточные безындуктнвные МРС71 и МРС722, либо толстопленочные МР930 (возможность установки последних предусмотрена на плате). Конденсаторы блокировки питаний и коррекции АЧХ усилителя — полипропиленовые металлизированные и полипропиленовые фольговые (напр., Wima MKP4 и Wima FKP2).

Электролитические конденсаторы мощных выпрямителей — Kemet ALC10, остальные надлежащего качества и подходящих типоразмеров. Потенциометры балансировки и установки тока покоя выходного каскада — PV3o\V (Murata) или 3296W (Bourns). Катушка индуктивности LI — 15…20 витков изолированного провода диаметром 1… 1.5мм. Диаметр намотки — 12… 15мм.

Применение реле

В устройстве зашиты для коммутации сетевого питания возможно применение различных типов реле, с рабочим напряжением 24 — 27В, аналогичных указанным с соответствующим рабочим напряжением обмотки, в частности, серий RT314 и RT114 (ТЕ Connectivity) и HF115 (Ноngfа).Управляющие реле РЭС49 — любого паспорта с рабочим напряжением 24 — 3Оv. Реле коммутации АС — авиационные герметичные газонаполненные ТКЕ26П1Г прямой замены не имеют.

Возможна установка аналогичных реле с меньшим количеством контактных групп -ТКЕ24П1 Г. Оптроны гальванических развязок могут быть практически любых типов. Все резисторы, кроме R60 металлопленочные, соответствующей мощности (RN55, RN60, ОМЛТ, MF). Электролитические конденсаторы — любых типов необходимых габаритов. Cl, C2, С15 — неполярные. Транзисторы могут быть любых типов соответствующей структуры и параметров. Компараторы любые из LM111/211/311 или 521САЗ.

Авторский экземпляр усилителя обладает следующими техническими характеристиками:

Спектр выходного сигнала усилителя при работе на нагрузку 40м и выходной мощности 95Вт приведен на рис. 10. спектр выходного сигнала усилителя при работе на нагрузку 40м и выходной мощности 1.1Вт приведен на рис. 11. (pdf). Графики выходного сигнала находятся в файле PDF — ниже.

Прослушивание данного усилителя (источник — ЦАП Lynx D78X, предварительный усилитель — Lynx P79, АС — Dynaudio Contour 3.3) показало очень ясное, отлично проработанное звучание, позволяющее передать тончайшие нюансы звкоизвлечения музыкальных инструментов, как индивидуально, так и в больших составах.

Lynx PA76 создает очень естественные размеры звуковых образов и полностью лишен эффекта появления «поющих голов». Звучание усилителя очень комфортное и позволяет с удовольствием слушать музыку самых различных жанров и направлений.

Скачать: Lynx PA76.pdf

Дмитрий Андронников (Lynx Audio)
Сергей Жуков (Lynx Audio)

Санкт-Петербург, Март 2017 — февраль 2018