Ламповий-напівпровідниковий УМЗЧ.

У ряді статей на сторінках журналів, присвячених аудіотехніки, часто обговорюється питання: що для підсилювачів краще – лампи або транзистори? При цьому описуються як конструкції лампових (в яких й випрямлячі іноді виконані на кенотрона), так і транзисторних УМЗЧ. Редакція вирішила познайомити читачів з коротким описом особливостей комбінованого УМЗЧ, виконаного на підсилювальних приладах різних поколінь: лампах, транзисторах, інтегральних мікросхемах.


Параметри комбінованого підсилювача дуже незвичні для лампових УМЗЧ. Досить зазначити, що для двотактного трансформаторного УМЗЧ на двох вихідних пентодах EL84 досягнута вихідна потужність 32 Вт з смугою повної потужності 5 … 55 000 Гц (на рівні -3 дБ). Коефіцієнт гармонік на частоті 1000 Гц при вихідній потужності 20 Вт не перевищує 0,07%. Вихідний опір підсилювача складає 0,6 Ом. Яким же чином досягнуті такі параметри, якщо пристрій (рис. 1) містить, крім вихідних ламп, лише два високовольтних транзистора і пару операційних підсилювачів?

На відміну від транзисторних підсилювачів потужності, ламповим УМЗЧ необхідний вихідний узгоджувальний трансформатор, що оптимізує навантажувальну характеристику ламп для отримання максимальної вихідної потужності. При цьому опір гучномовця трансформується в навантажувальний опір ламп.

Застосування трансформатора неминуче обмежує смугу ефективно підсилюються частот, причому низькочастотна межа АЧХ обумовлена фільтром ВЧ, утвореним вихідним опором ламп каскаду і індуктивністю первинної обмотки, шунтової навантаження. Високочастотна межа визначена фільтром НЧ, що складається з того ж вихідного опору та паразитної індуктивності розсіювання первинної та вторинної обмоток, що також призводить до зменшення сигналів в навантаженні. Отже, чим менше вихідний опір ламп каскаду, тим більш широкий діапазон пропускаються частот сигналу.

Негативний зворотний зв'язок (ООС), яке призначене для зменшення гармонійних і частотних спотворень як ламп, так і трансформаторів, в таких каскадах має обмежене застосування через складну фазової характеристики трансформатора. Фазові зрушення, утворювані його паразитними індуктивностями розсіювання і ємностями обмоток, а почасти й прохідний ємністю самих ламп, призводять до того, що на високих частотах зв'язок стає позитивною і виникає погіршення параметрів або навіть самозбудження. Для отримання широкої смуги частот, крім застосування високоякісного трансформатора, необхідно знизити вихідний опір ламп. Цього можна досягти паралельним включенням ламп, використанням лампових тріодів (або многосеточних ламп, включених тріодом). Застосування ламп у режимі катодного повторювача дуже не економічно зважаючи на низький коефіцієнта передачі по напрузі (менше одиниці).

Оптимальним шляхом зниження вихідного опору ламп є застосування в каскаді паралельної негативного зворотного зв'язку по напрузі, що утворює джерело напруги, керований струмом (у вітчизняній літературі використовується абревіатура ІНУТ – ред.), а в якості джерела сигналу для нього доцільно застосовувати ефективний в цьому режимі транзисторний каскад у вигляді джерела струму, керованого напругою (Ітуні). Таким пристроєм є каскад на транзисторі (Tri, Tr2), керований операційним підсилювачем (A1, А2) з охопленням їх загальної послідовної зворотним зв'язком по струму. У результаті без загальної зворотного зв'язку отримана висока лінійність і значно знижений вихідний опір ламп: наведене до вторинної обмотки, воно становить 0,6 Ом! Противофазно управління двотактного лампового каскаду досягається використанням сигналу зворотного зв'язку для порушення іншого плеча підсилювача, виконаного з інверсією фази сигналу.

Завдяки повної симетрії плечей підсилювач малочутливий до пульсаціям живлячих напруг, тому ОУ живляться від однополуперіодних випрямлячів: схема блоку живлення підсилювача показана на рис. 2. Тут напруга для цих випрямлячів (D1C7, D2C8) отримують від двох шестівольтових обмоток трансформатора живлення для лампової апаратури. Анодна обмотка цього трансформатора повинна забезпечувати напояженіе близько 280 В.

У конструкції УМЗЧ використаний узгоджувальний вихідний трансформатор з коефіцієнтом трансформації 20:1, індуктивність його первинної обмотки не менше 8 Гн при індуктивності розсіювання не більше 10 мгн. Допустимі відхилення номіналів резисторів – не більш ± 1%, потужність резисторів, якщо вона не позначена на схемі, – 0,5 Вт.

За матеріалами журналу "Electronics Word + Wireless Word", 1995, № 10, p. 856

Примітка редакції. У цьому комбінованому УМЗЧ, як і в багатьох транзисторних підсилювачах, вихідний каскад охоплений досить глибокою зворотним зв'язком по напрузі, тому при перевантаженні вихідного каскаду відсічення сигналу порівняно різка, вона дає гармоніки більш високого порядку, ніж у лампових підсилювача без зворотного зв'язку. Крім того, якщо при перевантаженні з'являється сітковий струм лампи вихідного каскаду, він призводить до перезарядці розділового конденсатора (C1, С2) в ланцюзі сітки і, отже, до динамічної нелінійності. Кращими рішеннями цієї проблеми можуть бути виключення розділового конденсатора та забезпечення режиму лампи по постійному струму відповідним зміщенням робочих напруг транзисторної частини підсилювача.

Недоліком запропонованого варіанта схеми є застосування оксидного конденсатора, якому необхідно поляризующей напругу. У цьому випадку поляризація досягається поділом опору резистора R11 на дві половини і зустрічно-послідовним включенням (із загальним мінусом) двох однакових конденсаторів подвоєною ємності (С4) з підключенням цієї загальної обкладинки до шині живлення-Ve через резистор опором кілька сотень килоом.

У конструкції УМЗЧ можна використовувати вітчизняні елементи: лампи 6П14П, діоди КД226Г, КД226Д (для мосту BR1), конденсатори C1, С2 – К73-17, К78-2, С3, С4 – К50-16, К50-35 або оксидно-напівпровідникові (Для С4 – наприклад. К53-18). Транзистори 2SC2547E замінні на КТ605А, КТ605Б. КТ604, КТ969. Мікросхеми ОУ TL072 припустимо замінити вітчизняними К140УД25, К140УД26, К140УД18, К544УД1 з будь-яким буквеним индское.

Резистори – МЛТ відповідної потужності. Через значну величини напруги на резисторах R7, R8 опір 220 кОм отримують послідовним з'єднанням двох резисторів опором по 110 кОм (МЛТ-0, 5).

(Р 10/97)