С некоторыми взглядами и идеями Нельсона Пасса мы уже ознакомились, теперь можно перейти к практике. Нельсон Пасс поддерживает радиолюбителей и вовлекает новых с самыми начальными навыками, для них выпускает наборы в разной комплектации: просто печатные платы, платы с деталями, то же с корпусами.
Особое внимание уделяет простоте и качеству. Один их таких наборов AmpCamp, мой смысловой перевод: «конструкция выходного дня», «усилитель для сборки в пионерском лагере», а я бы назвал «маленькая ночная серенада» - усилитель мощностью менее 10 Вт на полевых транзисторах. Несмотря на колоссальные, чудовищные, невероятные искажения с точки зрения симулянтов-теоретиков, он хорошо звучит. Задуман как усилитель для вечера, для небольшой комнаты, для спальни.
Сделан вопреки догмам симулянтов. Если вас спросить – станете ли вы делать усилитель имеющий искажения в МИЛЛИОН раз больше, чем у симулянтов, вы безусловно откажетесь. А с учётом достигнутого ими в теории, виртуально, искажений равных абсолютному 0% данный усилитель имеет искажения выше в триллион раз больше. Неужели кто- то это слушает? Неужели можно слушать усилитель у которого несколько процентов искажений??! Можно, и таких людей множество на всей планете.
Вот один отзыв, а их тысячи:
Правда это или врут? Соберите и узнаете. Я собрал и доволен. Немного переделал схему и нарисовал свою печатную плату. Проще заказать на сайте плату с деталями или просто плату за 10 долларов, но я люблю делать сам, под свои детали. Да и не уверен что сегодня заказ получится.
Есть буквально всё про сборку и настройку усилителя, аналогично для многих других конструкций Нельсона Пасса. Если не сотни, то минимум сотня фотографий отличного качества где пошагово показано какие детали, в каком порядке куда впаивать, какой вывод у конденсатора + а какой -.
Собрать может любой человек, даже в первый раз увидевший паяльник и отвёртку, лишь бы руки были не слишком кривые. Показан монтаж буквально каждой детали. Кто-то считает что это плохо? Это не от большого ума.
Нельсон Пасс прямо пишет, что это набор простого усилителя для самых начинающих, нет претензий на особое качество и всё максимально упрощено. Всё так, это даже не Hi-Fi но слушать приятно, сделать – легко. Свой вариант здесь описывать не буду, скажу только, что годятся почти любые мощные полевые транзисторы, в том числе «латеральные» и достаточно одного, парный может быть HEXFET. Но детали должны быть качественные, а входной транзистор 2SK170-BL с начальным током стока 8…12 мА. В отличие от большинства схем с однополярным питанием, включение абсолютно бесшумное при любом предусилителе поскольку обеспечено медленное плавное включение с ростом тока потребления.
Данный усилитель вряд ли станет у вас основным, так же как и JLHood 1969. У них много общего, но как вспомогательный, для приятной музыки вечером, он вполне может занять своё место. Теперь описание и объяснение автора. Как правило, он показывает как идея превращается в готовое изделие.
************************************************************************************************
Введение
Радиолюбительство — это отличное занятие. Многие усилители легко изготовить так же хорошо, как и те, что продаются в магазинах, или даже лучше, при этом значительно сэкономив. Этот процесс носит познавательный и оздоровительный характер, и мало что может доставить большее удовольствие, чем прослушивание музыки на оборудовании, собранном своими руками.
Одна из проблем, с которой сталкиваются люди, начинающие заниматься самодельным аудио, — это начальный этап. В этом плане очень помогает простота и структурированность проекта, а также наличие поддержки со стороны.
Хорошим примером этого является случай, когда несколько лет назад Нельсон Брок и его семья спонсировали «Лагерь акустических систем» (Speaker Camp) — мероприятие, в рамках которого несколько человек за скромную сумму собирались в субботу утром и провели день, собирая собственные акустические системы. В итоге каждый из них увозил с собой достойную стереопару.
В этом году совместно с Burning Amp и diyAudio они проводят день Amp Camp, чтобы познакомить группу людей с самодельной сборкой усилителей. Когда ко мне обратились, я предложил несколько проектных работ и комплектующих для помощи в этом проекте.
30 июня около 25 человек появятся на участке Брока, и, если повезёт, в конце дня они увезут 50 небольших моноблочных усилителей мощности класса А.
Требования и ограничения
Сборка усилителей обычно более сложная задача, чем сборка акустических систем. В них задействовано больше деталей, функции которых не всем понятны, а сами они имеют более сложный монтаж.
Размышляя над проектом, я рассматривал, подойдёт ли «усилитель на микросхеме». Это будет усилитель на базе доступной интегральной схемы, в котором бОльшая часть деталей скрыта внутри одного компонента. Такой подход выглядит проще, но он менее «познавательный», чем конструкция, использующая дискретные транзисторы. Если рассматривать этот проект как «сделай сам», то в одном крайнем случае вы берёте ведро песка и начинаете изготавливать собственные транзисторы с нуля. С другой стороны, вы идёте в магазин и покупаете систему Bose. Этот проект ближе к первому варианту.
К тому же, кто сказал, что дискретные схемы должны быть сложными? Можно собрать хороший усилитель, используя всего на несколько деталей больше, чем в усилителе на микросхеме, а приложив немного усилий, можно узнать больше и получить больше удовольствия от готового продукта.
Итак, Amp Camp Amp №1 — это дискретная схема на четырёх транзисторах. Её можно собрать примерно за ту же стоимость, что и усилитель на микросхеме, и за то же время. В некоторых отношениях она не будет так же хороша, как усилители на микросхеме, но, будучи однотактной схемой класса A с минимальной обратной связью, она будет звучать хорошо и заслужит уважение аудиофилов.
Нам необходимо серьёзно рассмотреть вопрос безопасности при выборе схемы питания усилителя. Мы предполагаем, что большинство участников этого проекта не обладают навыками безопасного подключения компонентов, составляющих блок питания усилителя, к сети переменного тока.
Я решил эту проблему, выбрав доступный импульсный источник питания того типа, который работает в качестве источника питания для вашего ноутбука. Существует буквально тонна ненужных блоков питания для этой цели, обеспечивающих стабилизированное напряжение 19 В постоянного тока с выходным током более 2 А и безопасным подключением к розетке переменного тока через сертифицированный кабель питания. Эти источники изолированы для защиты от поражения электрическим током и защищены от короткого замыкания. При выходном напряжении 19 В они не представляют особой опасности для человека.
Что? Аудиофильский компонент с импульсным источником питания?! Забудьте об этом – работает отлично.
Конструкция
Как уже упоминалось, нам нужна простая конструкция с хорошим звучанием. Последние двадцать лет я писал об однокаскадных усилителях «Zen» и других простых схемах, и мы собираемся использовать некоторые из них для достижения желаемого результата. Вот очень упрощённая схема:
В этой схеме мы видим один усилитель Q1 – N-канальный силовой МОП-транзистор. На схеме три вывода обозначенные как «Исток», «Сток» и «Затвор». Входной сигнал поступает на вывод затвора МОП-транзистора, а выходной — на вывод стока. Исток подключен к заземлению схемы. Такая схема включения известна как режим «Общий исток». Из трех возможных режимов работы усилителя на полевом транзисторе этот обеспечивает усиление как по напряжению, так и по току.
Этот МОП-транзистор с общим истоком работает в однотактном режиме класса A. Это означает, что питание поступает на него только одной полярности, и транзистор постоянно проводит ток.
Этот ток поступает на транзистор через источник постоянного тока, представляющий собой схему, которая обеспечивает постоянный ток (в идеале) независимо от напряжения. Этот постоянный ток распределяется между МОП-транзистором и громкоговорителем, а входной сигнал изменяет степень распределения этого тока между этими элементами, что и приводит в действие громкоговоритель.
Обратим внимание, что режим работы с общим истоком по сути инвертирует фазу усиленного сигнала, поэтому мы изменили полярность выходных клемм, чтобы учесть это.
Вы можете приобрести источник постоянного тока на интегральной схеме, но мы собираемся разработать свой собственный, отчасти для того, чтобы сделать его своими руками, а отчасти потому, что хотим изменить его характеристики для улучшения характеристик. Вот схема с некоторыми дополнениями, демонстрирующими фактическую дискретную схему нашего источника тока:
Прежде всего, отметим, что Q1 теперь имеет конкретное обозначение IRFP240 – это отличный, проверенный временем, мощный МОП-транзистор, существующий уже более 20 лет. Также имеется Q2 – МОП-транзистор того же типа. Вокруг Q2 расположены несколько резисторов, небольшой транзистор Q3 и конденсатор. Эти элементы выбраны для управления Q2 таким образом, что он действует как источник постоянного тока, который управляется переменным током, что благоприятно влияет на усиление обеспечиваемое Q1.
Q3 используется для настройки работы Q2 по постоянному току путем регулирования постоянного напряжения на конденсаторе C2. Это позволяет установить источник тока с постоянным значением, измеряя падение напряжения между истоком Q2 и стоком Q1 и поддерживая его на уровне, равном напряжению база-эмиттер, необходимому для открытия Q3 – около 0,65 В.
Переменный ток в этой схеме регулируется путём отвода выходного напряжения на динамик от средней точки резисторов R1–R4. Такая схема имеет несколько названий, включая SRPP и SEPP, но мне больше всего нравится «мю-повторитель».
В представленной выше схеме пока не предусмотрено обеспечение необходимого постоянного напряжения на выводе затвора Q1. Кроме того, пока не предусмотрена отрицательная обратная связь, необходимая для создания достаточно низкого выходного импеданса и достаточно низких искажений, чтобы обеспечить приемлемые характеристики усилителя.
В схеме ниже для достижения этих целей показаны дополнительные элементы Q4, P1, C3 и R10. C3 позволяет устанавливать постоянное напряжение на затворе Q1 (около 4 вольт), которое поступает через P1 и R10. Q4, полевой транзистор с общим стоком, работает в режиме с общим стоком и обеспечивает буфер, поддерживающий высокое входное сопротивление. Это поможет управлять ёмкостью затвора Q1, когда придёт время включить эту схему в петлю обратной связи, сохраняя при этом входное сопротивление достаточно высоким, чтобы избежать проблем со схемами предусилителя.
Прежде чем получить окончательную схему, необходимо добавить ещё несколько деталей:
Здесь добавлена петля обратной связи, образованная R12 и R11. Также мы добавили R9, который задаёт ток Q4, и R6, который предотвращает паразитные колебания в полевом транзисторе Q1. Полевой транзистор Q2 имеет аналогичный резистор «затворного стопора» R5. R14 используется для сброса постоянного напряжения через конденсатор C1, предотвращая броски напряжения при добавлении или отключении источников и нагрузок.
И, конечно же, нам понадобится светодиод и резистор для него R13.
Характеристики
В результате построения этой схемы получается усилитель мощности с коэффициентом усиления по напряжению 14 дБ и выходной мощностью 5 Вт. Входное сопротивление составляет 10 кОм, а коэффициент затухания — около 3. Выходной шум с импульсным источником питания составляет около 100 мкВ.
Ниже представлена кривая зависимости коэффициента усиления усилителя на 8 Ом при мощности 1 Вт от частоты. Верхняя кривая соответствует коэффициенту усиления без обратной связи, а нижняя — с обратной связью примерно 9 дБ, предусмотренной в схеме. Ширина полосы пропускания без обратной связи составляет около 70 кГц, а с обратной связью — 200 кГц.
Ниже представлена кривая зависимости искажений на 8 Ом при частоте 1 кГц от выходной мощности. На низких уровнях мощности искажения представляют собой вторую гармонику, а третья гармоника проявляется при мощности свыше 2 Вт.
Вот зависимость искажений от частоты, полученная при мощности 1 Вт:
Конструкция
Я разработал следующую печатную плату для этого усилителя, которая использовалась на первом мероприятии Amp Camp. Она скоро поступит в продажу на сайте diyAudio, и вот её изображение, а также установочные размеры и т.д.
Она предназначена для установки на плоскую поверхность радиатора вместе с выходными транзисторами. Каждый канал усилителя имеет собственный импульсный источник питания, потребляющий около 1 А постоянного тока. Источник питания должен быть способен кратковременно отдавать более 2 А тока. При напряжении 19 В рассеиваемая мощность усилителя составляет около 20 Вт, а радиатор, на котором он установлен, не должен нагреваться более чем на 25 градусов Цельсия выше температуры окружающей среды. Это означает, что тепловое сопротивление радиатора должно составлять около 1 градуса Цельсия на ватт.
Мощные транзисторы должны быть надёжно закреплены на радиатор, поскольку они рассеивают 10 Вт каждый или более. Поскольку корпуса транзисторов находятся под напряжением, их необходимо изолировать от радиатора неэлектропроводным, но теплопроводящим материалом, например, слюдяными прокладками и термопастой.
Вот наглядное изображение расположения компонентов:
Компоненты
Пара замечаний о компонентах: смело экспериментируйте с другими компонентами и их номиналами, поскольку в этой конструкции нет ничего критичного. Помните, что МОП-транзисторы чувствительны к статическому электричеству, поэтому при обращении с ними проявляйте здравый смысл.
Я выбрал конденсаторы Elna Silmic емкостью 10 мкФ, потому что они недорогие и очень качественные. На конденсатор емкостью 3300 мкФ никогда не поступит даже 20 вольт, но его напряжение выбрано выше 25 вольт что благоприятно для снижения искажений.
Если вы не можете найти Jfets Toshiba, то Linear Systems LSK170 станет более чем адекватной заменой, и к тому же не дорогой.
Вы можете заменить эту схему другими МОП-транзисторами, но имейте в виду, что все они должны работать в режиме, требующем смещения затвор-исток не менее одного вольта (в данном случае 4 вольта).
Список деталей
Вот артикулы деталей, большинство из которых имеют номера заказа Digikey и текущую цену за единицу.
Давайте посмотрим... Это примерно 14,25 доллара без учёта доставки и налогов.
Регулировки
Предполагая, что вы собрали схему, как описано и без ошибок, вам потребуется только одна регулировка: настроить P1 так, чтобы на выводе стока Q1 было напряжение 10 вольт постоянного тока. После установки P1 дайте усилителю немного прогреться, например, полчаса, а затем снова подстройте его до 10 вольт. Затем повторите это ещё раз через полчаса.
Пока усилитель прогревается, следует установить крышку корпуса усилителяна место, чтобы имитировать вентиляцию, которую канал будет испытывать при тех же температурных условиях, что и при нормальной работе.
Вот и всё.
Вот пара фотографий не совсем готовых прототипов, сделанных Нельсоном Броком:
Заключение
Вот и всё. Пишу это в предвкушении первого мероприятия Amp Camp и ожидаю несколько сюрпризов и множество счастливых лиц – подарок себе на день рождения.
Помните, вся идея заключается в том, чтобы вы, новички, «омыли ноги в мелкой части бассейна. Нанесите солнцезащитный крем и вперёд. Вода отличная.»
© Nelson Pass 2012
. Восхищаясь поделками Пасса вы себя загоняете в стойло болотного застоя и дегенератства с тучей воющих интермодов которые кое кто за благородные гармоники выдаёт . Пасс проповедует примитивные усилители для людей низшей категории развития интеллекта и таких бестолковых хомяков большенство на радость ему .
