Характеристики и звучание.
Конечно, сухие цифры не дадут представления о звучании этого усилителя. Но раз принято измерять и указывать технические характеристики, то и мы не будем отступать от этого правила.
На рисунке представлена амплитудно частотная характеристика усилителя JLH. Как видно, зависимость абсолютно линейна в диапазоне частот 50Гц-95кГц.
На рисунке представлена зависимость выходной мощности усилителя от чатоты:
Зависимость коэффициента гармоник от частоты:
Небольшой подъём на низких частотах обусловлен влиянием конденсатора С3.
Зависимость искажений (на частоте 1 кГц) от выходной мощности усилителя:
Хотя характеристики и звучание усилителя не сильно коррелированы друг с другом, тем не менее, полученные графики вселяют надежду на качественный звук, не хуже чем у ламповых усилителей.
Всё познаётся в сравнении! Поэтому был устроен сравнительный тест усилителей. В качестве эталонного использовался ламповый усилитель «Williamson», который построил сам Джон Линсли Худ, не жалея средств (использовались только самые высококачественные комплектующие) и времени (настройка усилителя была выполнена самым тщательным образом). Контрольная группа слушателей не смогла выявить в «слепом» тесте явного лидера.
Тогда был устроен тест, в котором принимали участие шесть различных усилителей: промышленные и самодельные, ламповые и транзисторные, в классе «А» и в классе «В». Разумеется в тесте остались усилитель «Williamson» и JLH и оба оказались лучше, чем другие ламповые усилители, участвующие в тестах. При использовании «быстрой коммутации» (когда не приходилось перекручивать на клеммах провода от акустических систем) удалось выявить нюансы в звучании этих усилителей. При общей схожести у транзисторного усилителя JLH оказались лучше проработаны самые верхние частоты спектра.
В звучании усилителей класса «В» и класса «А» различия были более заметны. У усилителя JLH не только отсутствовала «жёсткость» в верхнем регистре, особенно заметная на звучании струнных инструментов, но и в целом звук был более «лёгким», открытым.
Конечно, усилитель JLH по габаритам, массе, КПД и выделению тепла сильно проигрывал усилителям класса «В», но по мнению автора, разница в их звучании того стоит!
Справедливости ради стоит отметить, что у хорошего усилителя класса «В» указанные недостатки не сильно заметны и выявляются только при прямом тестировании усилителей, что называется «лоб в лоб».
Продолжение следует…
↑ Материал для прослушивания
сформировался почти стихийно и состоял из 10 компакт – дисков: 1. Dire Straits. Communigue. Vertigo 800 052-2. 2. Pink Floyd. The final cut. CDP104. 3. Robert Plant – 1993. If I Were Carpenter (Fontana, 858 091-2, CD Single). 4. Roger Waters. The Pros And Cons Of Hitch Hiking. CK 39290. 5. Валерий Ободзинский. Эти глаза напротив. MEL CD 60 00351. 6. Владимир Кузьмин. Небесное притяжение. SZCD 0373-95. 7. Мусоргский М. Картинки с выставки. Дирижер Евгений Светланов. SUCD 10-00139. 8. Аудио Магазин. Тест – CD1. DL-024. 9. ABBEY ROAD NOW! 10. Faith No More — Introduce Yourself. Slash, Rhino, R2 79940, USA Последние два диска из приведенного списка скачаны из Интернета в losless формате, в ознакомительных целях :yes: .
Выходная мощность и искажения.
Ввиду огромной популярности лампового усилителя Mullard «5-10» можно сделать вывод, что 10Вт (в одном канале) выходной мощности вполне достаточно для озвучивания жилой комнаты в разумных пределах. В стереосистеме, где используются два таких усилителя, с акустическими системами средней чувствительности уровень громкости получался даже больше необходимого.
Основы стандартов по гармоническим искажениям для усилителей мощности были заложены D. T. N. Williamson в его серии статей в 1947—1949 годах, в которых он пришёл к выводу, что уровень искажений для высококачественного звуковоспроизведения не должен превышать 0,1% при номинальной выходной мощности. Поскольку в ламповых усилителях основную долю искажений вносит выходной трансформатор, а современные транзисторные схемы позволяют избавиться от этого очень нелинейного элемента, то требования по искажениям можно несколько ужесточить и принять за необходимую величину в 0,05% при максимальной мощности в полосе частот 30Гц-20кГц. Выходная мощность также должна быть постоянная в этой полосе частот.
↑ Преимущества наушников по сравнению с акустическими системами
Головные телефоны (наушники) применяются в бытовой аппаратуре как средство высококачественного воспроизведения звука. Наушники способны подменить высококачественные акустические системы при гораздо меньших материальных затратах. Параметры некоторых наушников для домашнего прослушивания приведены в табл. 1. Следует заметить, что чувствительность (эффективность), заявленная у ряда моделей наушников, несколько завышена.
Я очень люблю слушать на наушники только что приобретенный альбом, получая удовольствие от действительно замечательной музыки или разочаровываясь от неудачных покупок.
По сравнению с акустическими системами наушники имеют лучший стереоэффект, эффективно воспроизводят звуковые сигналы, начиная с частоты 10…20 Гц. На первый взгляд незначительная разница в нижнем пределе воспроизводимых частот на «каких-то» 15…30 Гц коренным образом влияет на качество звучания.
Кроме того, частотные характеристики наушников в отличие от акустических систем не страдают механическим резонансом в области низких частот и имеют значительно более сглаженные характеристики. Вносимые наушниками нелинейные искажения в исходный звуковой сигнал существенно меньше, чем в акустических системах, что делает их звучание чистым и прозрачным.
Список достоинств наушников можно продолжать далее. Это возможность обеспечения звукового давления, соответствующего исходному звучанию фонограммы при небольшой подводимой мощности, лучшая переходная характеристика, отсутствие помех для окружающих людей и др.
Итак, головные телефоны не заменяют акустические системы, но позволяют создать комфортные условия прослушивания при неблагоприятной окружающей обстановке.
Ток покоя и гармонические искажения JLH
Давайте будем менять ток покоя и смотреть, как будут меняться гармонические искажения. Питание платы усилителя — 19 Вольт.
1) Начинаем с 0.5А. На графике внизу мы видим лес гармонических искажений, следовательно, этого тока недостаточно для качественного воспроизведения звука.
Сейчас потребление нашего усилителя составляет 9 Ватт.
2) Далее, ток покоя 1А. На графике внизу мы видим, что гармонические искажения значительно уменьшились.
Потребление нашего усилителя увеличилось до 19 Ватт.
3) Увеличиваем ток покоя до 2.1А. Видно, что гармонические искажения минимальные.
Теперь потребление нашего усилителя увеличилось еще больше — 40 Ватт.
4) 2.3А. Видно, что гармонические искажения увеличились больше, чем при токе покоя в 1А.
Тут потребление усилителя 44 Ватт.
Какой выбрать оптимальный ток покоя? При питании 19 вольт идеальный вариант 2А, поскольку гармонические искажения минимальны. Но можно использовать и 1А, если вы не хотите использовать большие радиаторы. По звуку, при использовании 1- 1.3А, он будет похож на ламповый, благодаря большой второй гармонике. А при использовании 2А звук будет более чистым. Здесь вы сами должны решить, как вам нравится.
Следует отметить, что в усилителе JLH1969 ток покоя при включении на холодных транзисторах будет подниматься с их прогревом. Например, если вы выставите ток покоя 1А и подождете прогрева радиаторов, то после прогрева холостой ток поднимется до 1.3А. Это обязательно нужно учитывать при настройке усилителя. А если ваши радиаторы недостаточного размера, то усилитель будет нагреваться и ток покоя будет увеличиваться, пока плата не выйдет из строя.
Из предыдущих замеров зависимости мощности и искажений усилителя от тока покоя мы выяснили, что до 1А мощность слабая и гармонические искажения большие. Следовательно, если выставить ток покоя 1А на прогретых транзисторах, то на холодных мы получим примерно 0.7А. И на холодных первых десять минут ваш усилитель будет воспроизводить музыку с большими искажениями и уменьшенной мощностью. А затем, когда прогреется, то выйдет на нормальный режим работы.
Чтобы такого не случалось, мы рекомендуем выставлять минимальный ток покоя на прогретых транзисторах 1.3А. При таких настройках на холодных транзисторах усилитель будет работать с током покоя 1А и не будет вносить искажений в сигнал. Максимальный ток покоя используем 2А.
Подбор транзисторов.
Автор провёл ряд экспериментов, чтобы выяснить, как зависят характеристики усилителя от коэффициента передачи тока базы используемых транзисторов(h21э). Как и ожидалось, минимальные искажения были получены при использовании транзисторов с максимальным значением h21э и с подобранными транзисторами в выходном каскаде. Достойной замены (напомним, это было в 1969 года) найти не удалось, но транзисторы разных производителей показали одинаковые результаты. Аналогично и для транзистора первого каскада — замена 2N4058 от Texas Instruments на 2N3906 от Motorola на характеристиках усилителя не сказалась.
Наибольшее влияние на коэффициент искажений усилителя оказывают транзисторы выходного каскада. В таблице представлены результаты экспериментов для транзисторов с разными коэффициентами передачи тока базы:
Увеличение по клику
Как видно из таблицы, искажения усилителя минимальны, когда коэффициенты передачи тока базы транзисторов выходного каскада равны и максимальны. Если нет возможности подобрать идентичные транзисторы, то для минимизации искажений транзистор с максимальным коэффициентом усиления следует использовать в качестве TR1 (сравните строки 2- 3 и 4-5). В строке 6 приведены результаты для транзисторов 2S034 от Texas Instruments. Как видим, тип транзисторов не так критичен, как их коэффициент передачи тока базы.
Кстати, легко и с высокой точностью подобрать пары транзисторов для выходного каскада вы можете с помощью нашего прибора. Китайский тестер рассчитан на маломощные транзисторы и здесь не подходит.
Измерения показали, что до ограничения сигнала (то есть без перегрузки усилителя) в спектре искажений доминирует вторая гармоника, как у ламповых усилителей.
Конденсатор цепи обратной связи.
На многих форумах многие повторившие усилитель JLH писали о весьма заметном улучшении качества звучания при удалении электролитического конденсатора в цепи обратной связи (С4).
К такой модификации следует относиться ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНО!!! При удалении конденсатора глубина общей ООС по постоянному току существенно уменьшается (против 100% при наличии конденсатора в цепи), в результате чего повышается дрейф выходного напряжения. Тим провел необходимые эксперименты и вот что получилось
Снизить дрейф при нагреве усилителя можно путём оптимального размещения транзисторов входного каскада (Q4, Q5, Q6). Их требуется разместить как можно ближе друг к другу, в идеале — прижать друг к другу. Во-вторых, в первый источник тока можно ввести ещё одну регулировку (VR3):
Тим провел необходимые эксперименты и вот что получилось. Снизить дрейф при нагреве усилителя можно путём оптимального размещения транзисторов входного каскада (Q4, Q5, Q6). Их требуется разместить как можно ближе друг к другу, в идеале — прижать друг к другу. Во-вторых, в первый источник тока можно ввести ещё одну регулировку (VR3):
Увеличение по клику
Этим резистором минимизируется дрейф постоянного напряжения на выходе усилителя при прогреве. Причём сделать это придётся несколько раз! Путём тщательной регулировки Тиму удалось добиться смещения на выходе порядка 50 мВ.
Мы в редакции «РадиоГазеты» тоже на макете пытались избавиться от конденсатора в цепи обратной связи, но как бы ни старались, в нашем варианте дрейф напряжения на выходе усилителя при прогреве достигал 800 мВ, что является довольно опасной величиной. В любом случае при двухполярном питании (и как следствие отсутствии разделительного конденсатора на выходе) для собственного спокойствия следует использовать систему защиты акустических систем.
Возможно, у Тима были радиаторы более внушительных размеров или другая компоновка элементов, хотя наш макет был без корпуса и охлаждение было довольно эффективное. Тем не менее, по нашим результатам мы категорически не рекомендуем избавлять от этого конденсатора.
Конечно, можно для стабилизации выходного напряжения использовать интегратор. Но многим такое решение не нравится в плане звука. Хотя как показывает практика, чаще всего все претензии к интегратору имеют корни от «кривых» рук. Его просто надо уметь готовить, не забывая, что это апериодическая цепь второго порядка. Но это тема для отдельного разговора. Сейчас не об этом.
Удаление конденсатора из цепи обратной связи также повышает уровень фона. Помним, что усилитель однотактный! Фон становится особенно заметен при использовании высокочувствительной акустики и нестабилизированного блока питания. Без конденсатора усилитель становится очень чувствителен к качеству питающего напряжения!!!
Существенно снизить уровень фона при использовании нестабилизированного блока питания даже при наличии конденсатора в цепи обратной связи можно путём введения дополнительного конденсатора в источник тока первого каскада как показано на рисунке:
Ссылки
59689
Кит усилителя JLH на печатной плате один канал усилителя и стабилизатор питания
Усилитель класса А JLH собранный радиоинженером для себя
JLH усилитель со снятой крышкой, на каждой плате канал усилителя и стабилизатор питания
Кажущаяся простота усилителя по схеме JLH, аппарат требует скурпулезной настройки
Транзисторный усилитель по схеме Джона Ли Худа с регулятором громкости
Усилитель JLH по схеме 1995 года с мощными выходными каскадами
В усилителе JLH 1995 в каждом канале стоят четыре выходных транзистора
Каждый канал усилителя JLH питается от своего блока питания с тороидальным трансформатором
Усилитель класса А по мотивам JLH на современных транзисторах
Для охлаждения выходных транзисторов применены радиаторы от мощных промышленных диодов, JLH класс А
Усилитель А класса по схеме JLH Джона Линсли Худа в оформлении — Ежик
Оформление усилителя класса А в стиле минимализм. Выключатель питания, входные и выходные терминалы, радиаторы и все
Печатная плата усилителя класс А JLH на современных биполярных транзисторахКонструктив усилителя JLH, видны емкости блока питания и платы закрепленные на радиаторахТороидальный трансформатор усилителя JLH рядом с магнитным экраномТрансформатор усилителя Джона Линсли Худа в магнитном экранеВид усилителя JLH с установленным в корпус силовым тороидальным трансформаторомУсилитель класс А JLH с радиаторами, вынесенными за габарит корпусаДля охлаждения радиаторов снизу радиаторов прикреплены вентиляторы. Усилитель JLHУсилитель JLH собран в минималистском корпусе с каменной передней панельюДля сборки усилителя JLH применен корпус от промышленного измерительного прибораРадиаторы выходных транзисторов охлаждаются вентиляторами, класс А всегда сильно греетсяДля блока питания усилителя JLH радиолюбителем применен перемотанный трансформатор от старого лампового телевизораВ этом конструктиве усилителя JLH применены радиаторы от процессоров системных блоковПрименение вентиляторов для охлаждения выходных транзисторов позволяет сделать усилитель JLH довольно компактнымУсилитель JLH работающий в классе А имеет минимум деталей, но их качество должно быть максимально возможнымВыходные транзисторы на радиаторах, емкости питания и несложный монтаж усилителя JLHВыходные транзисторы усилителя JLH и раздельного по каналам стабилизатора напряжения на радиатореDVI собранные печатные платы для сборки усилителя JLH1969 от магазина АлиэкспрессПечатные платы JLH1969 собраны очень качественно, хотя сами детали довольно посредственныеДля получения действительно высокого качества звучания JLH1969 резисторы и особенно — электролитические конденсаторы лучше заменить на аудиофильскиеВ продаваемых на Али экспресс DIV платах усилителя JLH-1969 устанавливаются оригинальные силовые транзисторы
Китайский клон JLH1969
На данный момент на алиэкспресс существует клон этой схемы, которую можно заказать, как и в виде kit набора, так и уже собранную.
Мы заказали китайскую версию, поскольку не у всех есть возможность изготавливать платы самостоятельно. Сегодня мы посмотрим, как хорошо она звучит.
Собрать схему очень просто, так как плата сделана очень качественно. Выходные транзисторы 2N3055 непонятного происхождения, но мы пока оставим всё как есть и протестируем собранную плату.
Поскольку А класс имеет низкое КПД и требует хорошее охлаждение, мы будем использовать достаточно большие радиаторы.
А вот китайская схема. Резистором R1 мы настраиваем половину напряжения питания в контрольной точке A. Затем, резистором R2 выставляем ток покоя транзисторов. Красным крестиком на схеме указано место, в разрыв которого нужно подключать амперметр для измерения тока покоя.
Ток покоя необходимо выставлять после 15-минутной работы платы, когда она достаточно нагрелась.
На плате это выглядит так:
Напряжение питания — 24 вольт. Для начала мы выставили ток покоя 1.2A , затем половину напряжения питания между минусом и точкой А. (24/2=12) Затем замеряли температуру транзисторов во время работы. Транзисторы не нагревались выше 60 -70 градусов, это их нормальный режим. Если температура будет выше 70 градусов, нужно увеличить площадь радиатора.
Дальше мы сделаем свой блок питания. Питание будет раздельное. У нас 4 обмотки на трансформаторе, две из них будут использоваться для питания наших плат усилителя.
На каждый канал используется свой выпрямитель, номиналы конденсаторов — 2×15000 мкФ. В дальнейшем, если потребуется, мы увеличим их ёмкость. Стабилизатор мы не будем использовать, поскольку усилитель и так будет выделять много тепла.
Давайте послушаем, как звучит наш собранный усилитель. Напряжение питания и ток покоя мы выбрали самые распространенные среди пользователей, в дальнейшем мы их откорректируем.
Звук получился очень приятный и чем-то похож на ламповый. В музыке немного не хватает низов, но с высокими и средними частотами все в порядке.
После часового прослушивания нам пришлось приклеить к диодным мостам радиаторы, поскольку первые очень сильно нагревались (до 80 градусов). Транзисторы нагрелись до 70.
Теперь посмотрим какие у нас получились характеристики усилителя.
Общие результаты
АЧХ у нас немного завалена на низких частотах. Это не критично, но дальше мы расскажем, как это исправить.
На графике гармонических искажений преобладает вторая гармоника, которая и создает так называемый «ламповый звук».
Подробный тест нашей платы JLH1969 смотрите здесь
↑ Дополнения
Схема соединений усилителя для наушников Чтобы помочь начинающим избежать типичных ошибок, привожу схему подключения платы усилителя (рис. 7). По сравнению со схемой, предложенной на нашем форуме, здесь имеется фильтр защиты от электромагнитных помех EMI Filter, снабберный конденсатор C1, входы подключены экранированным кабелем с двумя сигнальными проводами.
Рис. 7. Схема соединений усилителя для наушников
Фильтр защиты от электромагнитных помех — фабричный, например, типа EMI Filter 03 ME 3D, 110/220V, 3A, 50/60Hz. Снабберный конденсатор 0,033 мкФ на рабочее напряжение 250V типа MKP X2. Его можно заменить на 0,033/1kV К78-2 или 0,033/1,6kV К78-2. Для монтажа входных цепей рекомендую экранированный аудио кабель 2х2×0,14 Shielded Flat Cable OFC.
Конструкцию желательно разместить в металлическом экранирующем корпусе из дюралюминия или стали.
Селектор входов усилителя и отключение
В нашем усилителе мы будем использовать китайский селектор входов, но мы его немного переделаем.
Задача первая — это, собственно, переключать аудио вход. А вторая — использовать эту же плату для отключения звука после выключения усилителя.
Давайте вспомним, что мы поставили конденсаторы 66000 мкФ в питание каждого канала усилителя. Поэтому, при выключении нашего усилителя, он будет еще какое-то время работать, используя конденсаторы, пока они не разрядятся. При этом, первых 5 секунд после выключения будет играть музыка, а затем в колонках будет просто хрипеть еще несколько минут. Согласитесь, это не очень приятно.
Как обычно решают такие проблемы в усилителях? Ставят схему с реле, которая отключает акустику сразу после выключения усилителя. Обычно эта же схема является защитой акустики от постоянного тока при повреждении выходного каскада усилителя.
Давайте еще раз посмотрим на схему нашего усилителя:
На выходе мы видим конденсатор С5, через который подключается акустика. Через него не пройдет постоянный ток, поэтому защита нам не требуется. Теперь у нас есть вариант отключать акустику через реле и, таким образом, решить проблему. Но недостатком этого метода является звуковой сигнал, который будет проходить через контакты реле, что не очень хорошо. Чем меньше соединений у нас будет, тем лучше.
Поэтому мы решили пойти другим путем, а именно: при отключении усилителя перед входным конденсатором С1 будем замыкать его вход, как показано на схеме красным цветом. При замкнутом входе никаких звуков из акустики не будет.
У нас на плате 4 реле, которые включают один из 4 входов в усилитель (AUX, PHO, DVD, CD). По умолчанию все входы отключены, то есть контакты всех реле находятся в нормально разомкнутом состоянии. Мы же возьмем одно из реле (четвертое слева на право на картинке, CD) и перепаяем его так, чтобы контакты были в нормально замкнутом состоянии.
Получится, что при выключенном усилителе реле будет замыкать вход на плату. А как только мы его включим, реле разомкнется и звуковой сигнал будет поступать на плату. Получается, что, при выключении усилителя, 1-3 реле отключат все входы, а наше 4 реле перемкнет входы на плату.
Таким образом мы получили небольшую задержку при включении усилителя и теперь, при выключении, у нас не будет играть музыка.
Усилитель с повышенной выходной мощностью.
В принципе выходной мощности исходного варианта усилителя JLH вполне достаточно для озвучивания на разумной громкости обычной жилой комнаты. Однако всегда найдутся те, кому мало! Мало мощности, мало громкости, мало чувствительности акустических систем и так далее.
Для таких меломанов была разработана схема с повышенной выходной мощностью:
Увеличение по клику
При использовании совместно с обычными динамиками, эта схема может выдать более 40 Вт выходной мощности при условии, что блок питания сможет обеспечить необходимые ток и напряжение для вашей нагрузки.
Таблица ниже поможет выбрать вам необходимые значения напряжения и токов под конкретную мощность и сопротивление нагрузки:
Увеличение по клику
Столбцы в таблице (значения измерены для резистивной нагрузки):
- пиковое напряжение на выходе,
- напряжение на выходе блока питания,
- потребляемый ток,
- выходная мощность на нагрузке 8 Ом,
- выходная мощность на нагрузке 6 Ом,
- выходная мощность на нагрузке 4 Ом.
Мощность, рассеиваемая в каждом выходном транзисторе, должна быть ограничена примерно от 40 до 45 Вт, предполагая, что каждый транзистор снабжён радиатором соответствующего размера.
Результаты
Таким образом, как показали наши тесты, даже без доработок усилитель звучит хорошо. Но если вы хотите улучшить звучание, то мы показали вам, какие характеристики можно поменять. Выходные транзисторы в наборе — это лотерея, поэтому часто можно услышать противоположное мнение при прослушивании собранного набора.
С новыми транзисторами усилитель играет лучше и нет опасности, что они выйдут из строя во время работы. Поэтому рекомендуем сразу заменить выходные транзисторы на оригинальные 2N3055 или MJ15003G.
Недостатки усилителя — это, в первую очередь, большое энергопотребление из-за работы в классе А и относительно небольшая мощность.
Достоинства этого усилителя — это легкая сборка и настройка, а также небольшая цена и отличный звук.
На нашем форуме есть довольно большая ветка, где многие пользователи повторили усилитель JLH1969 и делятся своим опытом. Если вы хотите повторить этот усилитель или у вас есть что рассказать или спросить на эту тему, то вам сюда.
источник
Вариации на тему.
Наш рассказ будет не полным, если не упомянуть его различные клоны. Разумеется, были попытки сделать тоже самое на полевых транзисторах. И занимался этим небезызвестный Нельсон Пасс.
На рисунке представлена топология его усилителя, который он назвал PLH (полевой Линсли Худ):
Принципиальная схема усилителя мощности PLH:
При той же выходной мощности, по уверениям автора, этот усилитель имеет вчетверо лучшую линейность, чем усилитель JLH, при примерно таком же выходном сопротивлении и гораздо меньшей глубине общей отрицательной обратной связи, что обеспечивает ещё более качественное и натуральное звучание.
Также в Интернете обсуждаются, повторяются, а на АлиЭкспрессе продаются как в виде наборов, так и в виде готовых конструкций усилители JLH для наушников.
Версий много, для примера приведём такую:
Увеличение по клику
Как видим, китайцы поставили на поток схему 1996 года, немного изменив цепи смещения первого каскада. Да и номиналы некоторых элементов вызывают вопросы…
На этом историю развития усилителя мощности JLH мы заканчиваем, но точку не ставим — популярность схемы не ослабевает. В следующий раз поговорим о блоке питания для усилителя мощности JLH.
Влияние входного и выходного конденсаторов на АЧХ нашего усилителя
Замеряем АЧХ нашей платы. На входе: конденсатор 1 мкФ, на выходе: 2200 мкФ.
Если посмотреть график внизу, на АЧХ (частотную характеристику) нашего усилителя, то можно заметить завал на низких частотах, начиная от 100 Гц и ниже. А также небольшой завал на высоких частотах (от 10 кГц и выше). По высоким частотам этот завал совсем незначительный, поэтому мы его трогать не будем. А вот низких частот нужно немного добавить.
Часто начинающие пользователи методом научного тыка добавляют конденсаторы в усилитель. Иногда им везет, а иногда нет.
Для начала обратим внимание на рекомендации автора:
На нашей собранной плате выходной конденсатор имеет ёмкость 2200 мкФ, входной — 1 мкФ. Нагрузка у нас 4 Ом. На схеме Худа входной конденсатор — 0.5 мкФ, а выходной — 5000 мкФ. Частенько любители увеличивают входной конденсатор для выравнивания АЧХ. Но на самом деле нужно увеличить ёмкость выходного.
Сейчас мы добавим по очереди конденсаторы и будем замерять АЧХ.
1. Добавляем входной конденсатор 3.3 мкФ параллельно 1 мкФ = 4.3 мкФ:
На входе 4.3 мкФ на выходе 2200 мкФ
Видно, что практически ничего не поменялось на нашем графике, поэтому конденсатор мы пока выпаяем.
2. Теперь добавим параллельно выходному конденсатору 2200 мкФ ещё на 4700 мкФ и смотрим график:
На входе 1 мкФ на выходе 6900 мкФ
Как видим, наша АЧХ стала лучше на низких частотах и этого вполне достаточно для комфортного прослушивания музыки.
3. Но нам этого, конечно же, мало. Мы хотим ещё, поэтому добавим ещё 4700 мкФ к нашим конденсаторам:
На входе 1 мкФ на выходе 11600 мкФ
АЧХ ещё немного выровнялась, но это незначительно.
4. Давайте вернем наш конденсатор на вход, видно еще небольшое выравнивание АЧХ. Получилась такая картинка:
На входе 4.3 мкФ на выходе 11600 мкФ
Посмотрев на график, вы можете выбрать вариант, который вам подойдет для 4 Ом. Если же у вас акустика 8 Ом, просто делите емкость конденсаторов на 2.
Для себя мы оставим 2 вариант, этого достаточно для нашего усилителя. То есть, на входе — 1 мкФ а на выходе — 2200+4700 мкФ.
Собираем усилитель JLH1969
Какие параметры мы выбрали для нагрузки 4 Ом:
- Питание усилителя классическое с использованием трансформатора, без стабилизации, питание раздельное на каждую плату, 19 Вольт с отдельных обмоток трансформатора;
- Ток покоя: 1.3А;
- Входной конденсатор: 1 мФ;
- Выходной конденсатор: 6900 мФ.
Почему не использовался импульсный блок питания? Мы решили проверить, каких параметров можно добиться при использовании классического питания. В дальнейшем мы соберем еще одну версию с импульсным блоком.
Трансформатор:
- Тип трансформатора: тороидальный
- Напряжение питания: 220В;
- 2 Выхода по 15В (6А);
- 2 Выхода по 9В (1А).
Чтобы знать, какое примерно напряжение будет на выходе после выпрямителя, умножьте его на 1.4(например 15*1.4=21).
В выпрямителе на каждый канал мы использовали по два конденсатора с напряжением 25В и ёмкостью 33000 мкФ. Для улучшения фильтрации мы также использовали CRC фильтр, поставив между конденсаторами резистор на 0.5 Ом.
Перед входом на плату выпрямителя рекомендуем поставить предохранители. Также можно зашунтировать конденсаторы ёмкостью 0.047 кмФ, поставив их параллельно выводам конденсаторов на 33000 мкФ.
Часто, при борьбе с фоном, начинающие радиолюбители забывают, что наводки можно уменьшить, изменив положение трансформатора.
Для уменьшения помех от трансформатора мы выставим такое положение, вращая его, при котором будет наименьшее количеством помех. А также накроем его металлической крышкой толщиной 1мм.
Конструкция усилителя.
Как написал один радиолюбитель, повторивший эту конструкцию, в этом усилителе греется ВСЁ! Начиная с трансформатора и диодов блока питания и заканчивая выходными транзисторами. Поэтому, при повторении данного усилителя мощности необходимо обеспечить эффективный теплоотвод от элементов конструкции. То есть обязательно придётся использовать радиаторы соответствующих (внушительных) размеров, внутри корпуса обеспечить циркуляцию воздуха для чего в корпусе следует предусмотреть вентиляционные отверстия.
Использовать такой усилитель в небольших комнатах, особенно в жару, следует с осторожностью ввиду возможного перегрева. Рекомендуется применять устройства тепловой защиты. При невозможности обеспечить достаточно эффективное пассивное охлаждение нужно использовать дополнительный обдув. Особенно это касается любителей задрать ток покоя
Настоятельно рекомендуется при монтаже элементов к радиатору не использовать силиконовые прокладки. Только тонкая слюда или керамика. По отзывам того же радиолюбителя нормальная температура корпуса прогретого усилителя JLH составляет около 60°С (внутри около 55°С). Так что слушать музыку в знойные летние дни…
Что будет, если увеличить напряжение питания усилителя JLH1969?
Увеличим напряжение питания до 30 Вольт и ток покоя до 2.4А.
Стало заметно, что третьей гармоники практически нет и осталась только 2-ая гармоника
Но если обратить внимание на потребления нашего усилителя, то мы видим цифру в 73 Вт. И это только один канал нашего усилителя. Если же их два, потребление составляет 146 Вт
На наш взгляд, такое потребление уже слишком большое и такие напряжения и токи нецелесообразны.
А если уменьшить ток покоя до 1.3А? Мы видим потребление 26 Вт и также небольшие гармонические искажения. Такое питание (27-30В) используется при нагрузке 8Ом.
Мы используем питание усилителя в 19 Вольт потому, что наша нагрузка равна 4Ом и в нашем усилителе не будет применяться стабилизатор питания. То есть, если в розетке 220 Вольт, то на выходе у нас 19 Вольт.
Как известно, в наших розетках питание колеблется, и в идеальном варианте этот диапазон равен 210- 230В. Поэтому, при понижении напряжения питание равно 18 Вольт, а при повышении будет 20 Вольт. Следовательно, мы выставили среднее значение, учитывая напряжение в розетке. При использовании импульсного блока питания или стабилизатора напряжения вы сможете выставить питание 18 Вольт для 4Ом и 27 Вольт для 8Ом.
Стабильность, мощность и сопротивление нагрузки.
Кремниевые планарные NPN транзисторы обладают отличными высокочастотными свойствами (напомним, что это пишет человек в 1969 года про транзисторы с граничной частотой усиления в 4 МГц!), что способствует хорошей стабильности при работе на реактивную нагрузку. Автору не удалось найти комбинацию значений емкости и индуктивности для нагрузки, которые бы привели к возбуждению усилителя. Чисто индуктивная нагрузка может стать причиной неустойчивости усилителя, для устранения которой, достаточно зашунтировать резистор R3 конденсатором небольшой ёмкости, чтобы ограничить полосу частот на ВЧ.
Схема усилителя с указанными значениями номиналов элементов может без проблем работать с нагрузкой сопротивлением от 3 до 15 Ом. Тем не менее, для получения максимальной эффективности имеет смысл подобрать некоторые элементы под конкретное сопротивление нагрузки. В этом поможет таблица:
По таблице вы можете в зависимости от сопротивления нагрузки (ZL) определить необходимые напряжение питания и ток покоя, номиналы элементов, а так же чувствительность усилителя (Vin).
На каждом транзисторе выходного каскада рассеивается мощность порядка 17Вт. Чтобы температурный режим транзисторов не выход за безопасные пределы, их необходимо установить на ребристые радиаторы с достаточной площадью охлаждающей поверхности. Да, это будут довольно большие и массивные радиаторы. Такова плата за класс «А», простоту схемы и высокое качество звучания.
При напряжении питания от 30В и выше выходные транзисторы TR1 и TR2 следует заменить на MJ481s , а транзистор ТR3 на 2N1613.
Выходное сопротивление предварительного усилителя, используемого совместно с усилителем мощности JLH не должно превышать несколько килоОм, иначе потребуются дополнительные каскады для согласования, что удлинит усилительный тракт и увеличит искажения.
↑ Список цитируемых источников
1. Smith P. Studio Series – Stereo Headphone Amplifier. A Top – Class Unit For Audio Enthusiast! // Everyday Practical Electronics, 2008, №3, p. 12 – 20. 2. Носов В. О «вредном звуке» // Радио, 2001, №11, с. 14, 15. 3. JHL Class A Headphone amplifier — Радиофорум у Датагора 4. Усилитель JLH класса А для наушников 5. Васильев В.А. Зарубежные радиолюбительские конструкции. – М.: Радио и связь, 1982. – 96 с. (с. 14 – 16). 6. Дайджест // Радиохобби, 2004, №3, с. 12, 13 (Памяти Джона Линсли Худа. Усилитель образца 1969 года). 7. Простой усилитель для наушников на КТ315Б. Датагорская статья. 8. Усилитель JLH низковольтный. Форум у Датагора.
Похожие записи:
Как выставить зажигание с помощью стробоскопа?
Сигнализация действия защиты и автоматики
Подключение потолочного светильника со светодиодами
Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения
Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса?
Как подключить усилитель в машине