Усилитель класса А. Подводные камни.

[Лекс]

Сразу скажу, я НЕ аудиофил вовсе. Не хотел бы видеть в этой теме всяких аудиофильских проводов, безкислородной меди и прочих пирамидок под колонки. Буду ругаться. Матом. Возможно даже ногами. Шутка... Почти...

Приступим. В данной теме просто соберу свой опыт создания усилителя Худа. По свежим следам. Пока не забылось. Будет немного инфы из разных источников подчерпнутых. Будет и то, что ни у кого не втречал, но что может оказаться жизненно важным, если вы задумали создание подобного устройства.

Хороший человек отдал мне корпус от какого то серверного устройства, содержащий в том числе неплохой ИБП 24 вольта 6 А. С APFC очень надежный и качественный. Это кроме примерно 4 кг аллюминия. Собственно это один сплошной радиатор. Достаточно симпатичный и аккуратный.  Всколыхнулся интерес (еще в молодости посматривал в эту сторону) к усилителю класса А. Размеры около 240х240х100.

   


Реализовал усилитель JLH 1969 года. На отдельном модуле на основе уголка 50х50х5, который валялся в закромах. На самодельной плате разумеется.  Транзисторы КТ808 тоже из закромов. Был с десяток. С трудом подобрал из них две пары. Условных пары, так скажем. КУ очень примерно одинаковы. (Это собственно первый камень, но не самый главный). Имейте в виду, что КУ зависит от тока да еще и от температуры, поэтому по хорошему КУ надо измерять при токе близком к рабочему и при температуре близкой к рабочей. Можно и простыми приборами (как я) но будет очень примерно. Опираясь на информацию автора канала v-mire.net установил в качестве предоконечного транзистор КТ602БМ. Там звучало, что с ним наименьшие искажения сигнала. Слюды у меня не оказалось на подкладки (выписал с Али, но пока еще доедут). Использовал термоскотч, который налепил на уголок. Зеленый. У него температура пониже, чем у желтого, но достаточная. Около 180 градусов. И он достаточно тонкий. Поверх него термопаста и потом транзисторы.

Не знаю, какая емкость на выходе ИБП, но я дополнительно повесил два по 4700 мкф . Отдельно на каждый канал. Питание на каждый отдельным проводом. Плюс непосредственно на плате УНЧ по два кондера на канал 2200+1000 мкф. Это по питанию.
Первый спотыкач. ИБП при старте уходит в защиту. Слишком велика емкость. Пришлось ставить блок задержки включения, который делал раньше. Только вместо задержанного включения динамиков на реле повесил 5 ваттные резисторы по 1 Ом. И через 4-6 секунд релюшки их просто замыкали. Включаться стало нормально.

Регулятор громкости не ставил. Регулироку уровня делал источником сигнала. Для пробы нормально.

При включении легкий хлопок динамиков и полная тишина. Если воткнуть ухо непосредственно в динамик легкий гул на пороге слышимости. На полметра отодвинулся и полная тишина.

Ну качество звука... Усилитель Худа есть усилитель Худа.

   

Это меандр частотой свыше 21 килогерца!!! На мощности около 1 вт на канал. Не каждый простой ослик рисует так качественно.

Первоначально установил ток покоя около 2 А. Но от этого пришлось быстро отказаться, усилитель грелся как печка. Выставил ток 1,3 А который этот же автор установил для себя. Как наиболее оптимальный для него. При таком уровне 2 гармоника выше 3 и гармоник немного совсем. Некоторая ламповость звучания.

При токе 1,3 Ампера на канал, мощность потребляемая от сети дошла постепенно до 68 вт. Темперетура корпуса (массивной 4 килограмовой железяки!!!) дошла до 58 градусов. И это при температуре в помещении около 23 градусов. В остальной квартире 21 градус. Эта печка (усилитель) плюс я так нагрел помещение за примерно часа полтора работы.

До корректировки тока. (Пожалуй около 1,5 Ампера было) мощность доходила до 80 вт. И корпус грелся градусов до 65.

После проб снизил ток до 1,2 Ампера на канал. Это снизило мощность от сети до примерно 65 вт. И это с импульсником с хорошим КПД.

Уже стабилизировавшаяся температура корпуса составила 55 градусов в самом горячем месте. Не знаю, сколько там было на кристаллах транзисторов. Возможно и до 90 доходило. Хотя теплоотвод оказался достаточно эффекктивным.

[Лекс]

Примерно так выглядит ограничение синусоиды. Немного несимметрично. Снизу почему то слегка закруглены углы.

Нутрянка усилителя выглядит так.

   

Убедился в справедливости информации с канала Неизвестная физика, что усилитель надо настраивать не по половине питания на входе в разделительный кондер, а по симметричному ограничению синусоиды. У меня где то по 9,6 вольта при питании 20,5 вольт. Скорее всего это связано с некоторой разницей КУ транзисторов оконечного каскада.

Ну и да. Схему усилителя я не даю. Если есть желание отыщите сами. Их полно в сети. Тем более я НЕ рекомендую этот усилитель к сборке. И ниже поясню почему.

Да, звучит он классно. Мягкий и очень чистый звук. А вот дальше начинаются НО...

Не стоит обманываться внешней простатой схемы. Мам реально много подводных камней. Начиная с непростого подбора пар транзисторов и заканчивая главным его ограничением. Он сука греется.

Я то думал, что этот 4х килограмовый радиатор будет вполне достаточен. А фиг там. Нагрев до 55 градусов в прохладной комнате это немало. И это снаружи. А что там внутри!?

Активное охлаждение? Попробовал. С самым тихим из моих 80х вентиляторов, да еще немного задушенным  дополнительным сопротивлением, шум слышно все равно, а температура упала не радикально.

Да, если ставить вентилятор снаружи на обдув по ребрам корпуса, можно 120й или вовсе 200 вентилятор, шум будет еще меньше и мощность можно будет рассеивать даже большую, но тогда накроется медным тазом внешний вид корпуса. И и шелест по любому останется.

Поэтому главным камнем преткновения для класса А является теплорассеивающая способность радиатора.
Даже у автора v-mire.net, который выписывал корпус с Китая (около 90 долларов плюс доставка 180 долларов) 7 килограмовый громадный по сути радиатор всей своей поверхностью и хорошо расположенным и развитым оребрением, звучало, что корпус сильно греется.

Т.е. если вы надумали подобный усилитель делать, начните с корпуса. И заранее знайте, что он будет большим, тяжелым, дорогим и трудоемким.

Ну а мощность... Неискаженная синусоидальная разумеется. При питании 20,5 вольта достигала 7 вт на канал.
Правда это не фуфловые дутые сегодняшние ваты. При токе 1,3 Ампера около 6 ватт.
Озвучить комнату вполне достаточно. Уже по 5 ватт на канал это очень громко. Вместе с соседями слушать. Или  пьянку озвучивать. Но только в комнате.

Еще один нюанс. Это уже по сторонней информации. Если ваша акустическая система многополосная и содержит сложные фильтры с индуктивностями, то этот усилитель вам делать не стоит. Он чувствителен к сопротивлению нагрузки. Ну а импеданс колонки и даже просто динамика на разных частотах это вовсе не прямая линия на 4 или 8 ом. Там может быть и 16 и даже 30 ом. Этакая сложная загогулина обычно как минимум с одним пиком и подъемом вправо.

---

Забыл написать. Для этого класса усилителей характерен саморазогрев. Т.е. по мере нагрева растет ток и в свою очередь увеличивает нагрев. И если он застабилизируется на слишком высокой температуре, то последствия могут быть печальными для схемы, а то и для квартиры. Поэтому недостаточный теплоотвод опасен для этой схемы.

[Лекс]

Добавлю еще. Время разогрева. После старта, пока усилок еще не нагрелся, ток составляет около 1 А на канал. А это естественно ниже мощность и больше искажения.
Для минимального прогрева минут 20. До стабилизации температуры и следовательно режима не меньше часа.
И это пока в комнате прохладно. Отопление еще не включили. А что будет летом?

Поэтому хорошенько подумайте, прежде чем браться за такой.

[Лекс]

Еще один неприятный и непонятный момент.
Для меня это выглядело так. Одно из первых включений. Только усилок. Плеер еще не подключен. В колонках практически полная тишина.
Вставляю шнурок аудиовхода. После естественного гула в момент коммутации, ничего. Это радует.
Подключаю плеер. Выключенный и даже шнур питания не вставлен в розетку. Сильный гул. Включаю плеер, звук есть. Сквозь гул.
На следующий день провожу некоторые регулировки тока и смещения с резисторами.
Подключаю колонки. Полная тишина. Вставляю шнур аудиовхода - гул. Подключаю плеер, гул немного снижается. Звук снова нормальный по качеству. Треугольнички звучат так, как я раньше не слышал.

И что мне думать? Тот же усилитель, тот же источник, тот же шнур.

Пробую другой шнур. Самодельный. С экраном отдельно от общего провода, соединенный с общим проводом только с одной стороны. Почти ничего не изменилось. Да, гул потише, но не намного.

Эти шнурки и этот плеер я использовал с другими усилителями и раньше. Такого эффекта не было. И каким образом настройка тока покоя усилителя может на это влиять?

Вполне возможно, что это проблема моей конкретной реализации системы. Но я все равно пока не понимаю как именно и что с этим делать. И пробы довольно трудоемкие. Почти каждый раз почти полностью разбирать усилок.

Для начала попробую заменить входной разделительный кондер с пленки на керамику, например. Можно пробовать переподключать точки соединания общего провода, экранов. Подключать их через резисторы и т.п.

За последнюю пару лет имел дела с несколькими УНЧ. На микре 2008 (штук 5), ТДА2030/2050 (2 шт), ТПА3110 (4 штуки). Подобного не возникало ни разу. Да и ранее имел дело с усилителями. Базовые понятия имею.

Непонятно пока почему, с классом А оказалось сложнее.

[боб]

Можно пробовать переподключать точки соединения общего провода, экранов.

Нужно! Конденсаторы не при чем.
Корпус экранирован, все что входит в него с им же - ОБЩАЯ КЛЕММА - вход усилителя.
Минимальные длины проводов всего что там есть, а главное входных цепей, это уже по искажениям.

[боб]

Снизу почему то слегка закруглены углы.

Показывай схему со своими обозначениями элементов, будем лечить.
Если в "Х" не ровно половина напряжения - виноваты Ку выходников. Можно подправить, но при этом значительно уменьшив Кни при пороговых мощностях, незначительно увеличатся нелинейки и при малых. Как по мнем - это хуже. Но, это факт того, что есть возможность еще уменьшить Кни подровняв Ку транзисторов.
____________________________________________________________________
ps. Написал ответ, читаю дальше, разобрался самостоятельно. Решил оставить.

[Лекс]

Показывай схему со своими обозначениями элементов, будем лечить.

Если в "Х" не ровно половина напряжения - виноваты Ку выходников.

   

Не, лечить не будем. По рекомендациям с форумов транзисторы у которых КУ больше, я ставил в нижние плечи. Это наилучшие пары, что у меня были. Даже если подбирать из транзисторов другого типа, например КТ819ГМ, которые у меня есть, пары будут еще хуже.

А скругление это меня не смущает. Это же уже за порогом начала ограничения сигнала. Прогой RMAA я еще не смотрел. И не факт, что стану возиться. Пока этот усилитель оставляет очень двойственное впечатление. Звук да, неплохо весьма. Только вот какой ценой... Я догадывался конечно, что это печка будет, но надеялся, что такого радиатора будет достаточно. Оказалось нет. И если уж автор ролика с канала в мире нет имея корпус почти вдвое тяжелее моего и точно вдвое больше по теплоотдаче жалуется на нагрев...

Я пока вовсе не уверен, что буду доводить его до конца. Не исключаю пока вариант, что выдерну нафиг модуль из корпуса и буду реализовывать что то иное.

Ну и главное препятствие для меня - а так ли он мне нужен именно в таком виде? Я практически не слушаю музыку. И  без того поток перевариваемой мной информации очень велик. Взялся в основном потому, что идея витала с молодости. Словом пока чешу репу.

А тему эту завел скорее как предостережение другим, кто может прельститься простотой схемы (ну всего 4 транзистора).

[Лекс]

Комплект задумывался примерно так

   

Скорее всего так и будет выглядеть, но возможно, что начинка усилителя будет другой. Подумаю.

[боб]

Не, лечить не будем

только добавлю: - потому, что ультралинейность проявляется при работе до 40 ... 50% мощности, т. е. на ультралинейном участке АЧХ транзисторов.

а так ли он мне нужен именно в таком виде

Вот здесь корень всего.
По себе. Сделал в макетке, добился максимума и понял, что есть более приемлемы варианты, и

начинка усилителя будет другой

Это я подстегивая.

Но. Я бы не оставил без выяснения причину возникновения помехи.

[Лекс]

Я бы не оставил без выяснения причину возникновения помехи.

Ну я так же думаю. Просто пока несколько дней мне немного не до того. В конце концов опыт так и нарабатывается. На трудностях и непонятках. Когда все гладко то и опыта меньше.