Site Loader
Posted on 02.10.1985

Содержание

Усилитель для наушников JLh2969

Доброго времени суток, уважаемые читатели сайта.
Данным обзором хочу начать серию обзоров про усилители для наушников.

Все усилители приобретались и собирались в течение полугода, примерно в лета 2016 маленькими частями, ценой до 22евро (без учета доставки). Для объективности, все усилители будут протестированы в стоковом состоянии, без доработок, с использованием только полученных деталей.

В своих обзорах я, как и ранее, постараюсь не использовать сложных терминов, которые часто встречаются на профильных форумах.

Здесь может содержаться информация, оскорбляющая чувства `верующих`

Теперь об аудиофильских терминах и принципах:
Здесь вы не увидите эпитетов, характеризующих звук. Все измерения проходят в домашних условиях, направление проводов рассматривайте сами.
Если будет необходимо — следующие фото измерений буду делать с компасом и освещать теплым ламповым светом на фоне увлажненного фикуса.


Итак, усилитель для наушников, зачем он нужен?
Вроде бы ответ очевиден, но возникает закономерный вопрос: зачем делать наушники, которым нужен еще и усилитель? Не проще ли делать все наушники низкоомными?

Ответ не так прост: чем ниже сопротивление нагрузки (читай — наушников), тем в более тяжелом режиме работает электроника, следовательно тем больше проявляются не лучшие стороны компонентов аудиотракта источника звука.

Данный усилитель уже обозревался на этом сайте уважаемым Alex_74 и даже в таком же корпусе, как у меня. Он уже мелькал в предыдущем обзоре. Целью написания данного обзора, считаю дополнение тестами и измерениями и без того полного обзора с доработкой.

Добралась посылка ко мне за 12 дней. Упаковка стандартная, для товаров такой категории.

Посылка

Ну что же, раз получена будем собирать.

Сборка

Как видно, почти все элементы парные, но слева в середине расположены 5 транзисторов.
Я это обнаружил только тогда, когда до них дошла очередь и уже было стал искать замену в своих запасах, но потом вспомнил: из стиральной машины тоже не всегда достаешь парное количество носков, его в процессе «съедает», например, пододеяльник 🙂 Так и получилось у меня — транзистор спрятался в ребрах одного из радиаторов.




Плата немного деформирована

Схема устройства напросвет

Перемычки.


Вот уж кто нам не даст скучать — так это китайцы. Квест по подбору корпуса, с нужными посадочными отверстиями, то еще развлечение. Благо есть комментарии покупателей, на фото которых можно увидеть готовые изделия по твоей задумке.
Вообще изначально этот корпус приобретался для другого кита для самостоятельно сборки, и даже был собран, но потом во мне проснулся перфекционист и велел найти пару для усилителя JLh2969 в той же цветовой схеме и того же автора.
В итоге был приобретен корпус как в обзоре Alex_74

. Добрался ко мне за 15 дней. Упакован прекрасно: пенопласт + газета с китайскими новостями. Фотографии, к сожалению, не сохранились.

Внешний вид

После сборки своего первого усилителя у меня осталась плата софт-старта и защиты от постоянки на выходе. В этот корпус она идеально помещалась, к тому же, защита лишней не бывает. Забегая вперед, скажу, что у меня эта схема единственная, где защита не предусмотрена изготовителем кита. Для ее питания у меня как раз оказался трансформатор с независимой обмоткой, а значит было бы преступлением не воспользоваться данным совпадением.

Из-за близкого расположения трансформатора и платы защиты появился фон. Провод идущий по плате — решение данной проблемы.

Корпус

Самая важная информация, которой не хватает людям для подбора корпуса под продающиеся наборы для самостоятельной пайки — это размеры отверстий и их относительное положение на панелях.





Итак, переходим непосредственно к замерам и тестам.
Все типы тестов были проведены в одно время на всех усилителях, с использованием одних и тех же приборов, проводов и компонентов.
Все измерения RMAA были сделаны при одинаковых установках громкости: Выход звука — 100%, Микрофонный вход — 10%. Изменялась лишь громкость на самом усилителе, для установки уровня сигнала в 0-1дБ. Именно с такими установками звука удавалось начать тест с нагрузкой, без нее и саму в себя.

Так как тестов предстояло много, был сделан универсальный кабель, который без пайки и разбора корпуса позволял снимать параметры и изменять нагрузку.

Результаты тестов не претендуют на абсолютную точность, они лишь призваны показать отличия и особенности каждого из усилителей. Вообще, глядя на получаемые цифры, я смело не обращал внимание на погрешность в 5-10%.

Условия тестов

Потребляемая мощность удинителем, осциллографом и генератором сигнала.


Собственно измерители, с выставленными значениями сингала

Температура окружающей среды

Ну а как еще… Иначе сошел бы с ума еще до окончания тестов

Результат тестирования звуковой карты «сама в себя» с помощью кабеля.


Сопротивление наушников

AudioTechnica AT-M50x
Заглянем в спецификации
Диапазон воспроизводимых частот
15 — 28000 Гц
Чувствительность
99 дБ/мВт
Импеданс
38 Ом



Technics RP-F300
Заглянем в спецификации
Диапазон воспроизводимых частот
10 — 27000 Гц
Чувствительность
102 дБ
Импеданс
22 Ом


Так как производители обычно указывают импеданс наушников, измеренный на частоте 1000Гц будем считать значения верными и использовать эту частоту в своих измерениях.

Самое важное — определиться с тем, какие параметры нам нужны и важны. Потом уже, как всю полученную информацию систематизировать и сравнить.
Задача усугублялась тем, что после тестирования наушниками еще хотелось пользоваться, а значит длительно давать большой сигнал нельзя, чтобы не сжечь катушки. Это было сложно все делать одному, поэтому многие фото не получились. Для порядку — пара фотографий процесса.


Результаты тестов

Максимальное зарегистрированное значение потребляемой мощности. От него необходимо отнять начальное значение и получаем 13Вт. На странице продавца рекомендуется использовать трансформатор 30Вт. Отсюда делаем вывод, что предусматривается двойной запас мощности.

Напряжение на выходе трансформатора. Далее по схеме стоят стабилизаторы LM7812 и LM7912.

Просто одно из полученных значений

Значение постоянного напряжения на выходе, т.н. постоянка.


Среднеквадратичное измеренное значение напряжения на наушниках AudioTechnica AT-M50x

Среднеквадратичное измеренное значение напряжения на наушниках Technics RP-F300

В ходе тестирования было выявлено, что максимально-стабильная величина сигнала, до срабатывания защиты равна 0,72В. Можно поднять и до 1В, но стабильность в этом режиме хромала. Следовательно и мерить будем на нем. В повседневной жизни мы не слушаем синус, поэтому это ограничение не должно быть сдерживающим фактором от покупки данного кита с платой защиты. Например максимальное значение синусоидального сигнала с выхода звуковой карты моего компьютера равно 0.92В. Учитывая это, делаю вывод, что запаса достаточно.

Температура после тестирования

Температура на стабилизаторе

Температура на транзисторе

Со временем я просто перешел к фиксации результатов в таблицу.

Результаты тестов в таблице и графиках

Синяя зона — среднеквадратичное измеренное значение напряжения
Зеленая зона — вычисленное амплитудное значение напряжения
Без цвета — вычисленное значение мощности

Красная линия — амплитудное значение напряжения на холостом ходу. Теоретический предел.


Расчетное значение выходного сопротивления
Формула для расчета любезно предоставлена пользователем ksiman в одном из обзоров
Rвых=Rнагр*((Uхх/Uнагр)-1)

Для измерения параметров звуковых характеристик с целью уменьшения разброса результатов были использованы постоянные резисторы номиналом 33 Ом и 250 Ом, как наиболее часто встречающиеся в наушниках, для которых будут использовать усилители.

Измерения программой RightMark Audio Analyzer

Для начала контрольный замер без нагрузки





Применяем 2 резистора на 33 Ома





Применяем 2 резистора на 250 Ом





Выводы:
— Выходное сопротивление низкое
— Толерантен к импедансу наушников
— Не любит высокий уровень сигнала

Для чистоты эксперимента были сделаны тесты и на других установках громкости. Старался установить крайние положения для входа и выхода. Приведу результаты в файлах программы RMAA. Если остались вопросы по условиям тестов — пишите в комментариях желаемые условия — проведу дополнительно, при необходимости добавлю в обзор.

Спасибо за внимание.

Усилитель для наушников JLh2969

Доброго времени суток, уважаемые читатели сайта.
Данным обзором хочу начать серию обзоров про усилители для наушников.

Все усилители приобретались и собирались в течение полугода, примерно в лета 2016 маленькими частями, ценой до 22евро (без учета доставки). Для объективности, все усилители будут протестированы в стоковом состоянии, без доработок, с использованием только полученных деталей.

В своих обзорах я, как и ранее, постараюсь не использовать сложных терминов, которые часто встречаются на профильных форумах.

Здесь может содержаться информация, оскорбляющая чувства `верующих`

Теперь об аудиофильских терминах и принципах:
Здесь вы не увидите эпитетов, характеризующих звук. Все измерения проходят в домашних условиях, направление проводов рассматривайте сами.
Если будет необходимо — следующие фото измерений буду делать с компасом и освещать теплым ламповым светом на фоне увлажненного фикуса.

Итак, усилитель для наушников, зачем он нужен?
Вроде бы ответ очевиден, но возникает закономерный вопрос: зачем делать наушники, которым нужен еще и усилитель? Не проще ли делать все наушники низкоомными?

Ответ не так прост: чем ниже сопротивление нагрузки (читай — наушников), тем в более тяжелом режиме работает электроника, следовательно тем больше проявляются не лучшие стороны компонентов аудиотракта источника звука.

Данный усилитель уже обозревался на этом сайте уважаемым Alex_74 и даже в таком же корпусе, как у меня. Он уже мелькал в предыдущем обзоре. Целью написания данного обзора, считаю дополнение тестами и измерениями и без того полного обзора с доработкой.

Добралась посылка ко мне за 12 дней. Упаковка стандартная, для товаров такой категории.

Посылка

Ну что же, раз получена будем собирать.

Сборка

Как видно, почти все элементы парные, но слева в середине расположены 5 транзисторов.
Я это обнаружил только тогда, когда до них дошла очередь и уже было стал искать замену в своих запасах, но потом вспомнил: из стиральной машины тоже не всегда достаешь парное количество носков, его в процессе «съедает», например, пододеяльник 🙂 Так и получилось у меня — транзистор спрятался в ребрах одного из радиаторов.



Плата немного деформирована

Схема устройства напросвет

Перемычки.


Вот уж кто нам не даст скучать — так это китайцы. Квест по подбору корпуса, с нужными посадочными отверстиями, то еще развлечение. Благо есть комментарии покупателей, на фото которых можно увидеть готовые изделия по твоей задумке.
Вообще изначально этот корпус приобретался для другого кита для самостоятельно сборки, и даже был собран, но потом во мне проснулся перфекционист и велел найти пару для усилителя JLh2969 в той же цветовой схеме и того же автора.
В итоге был приобретен корпус как в обзоре Alex_74. Добрался ко мне за 15 дней. Упакован прекрасно: пенопласт + газета с китайскими новостями. Фотографии, к сожалению, не сохранились.

Внешний вид

После сборки своего первого усилителя у меня осталась плата софт-старта и защиты от постоянки на выходе. В этот корпус она идеально помещалась, к тому же, защита лишней не бывает. Забегая вперед, скажу, что у меня эта схема единственная, где защита не предусмотрена изготовителем кита. Для ее питания у меня как раз оказался трансформатор с независимой обмоткой, а значит было бы преступлением не воспользоваться данным совпадением.
Из-за близкого расположения трансформатора и платы защиты появился фон. Провод идущий по плате — решение данной проблемы.

Корпус

Самая важная информация, которой не хватает людям для подбора корпуса под продающиеся наборы для самостоятельной пайки — это размеры отверстий и их относительное положение на панелях.





Итак, переходим непосредственно к замерам и тестам.
Все типы тестов были проведены в одно время на всех усилителях, с использованием одних и тех же приборов, проводов и компонентов.
Все измерения RMAA были сделаны при одинаковых установках громкости: Выход звука — 100%, Микрофонный вход — 10%. Изменялась лишь громкость на самом усилителе, для установки уровня сигнала в 0-1дБ. Именно с такими установками звука удавалось начать тест с нагрузкой, без нее и саму в себя.
Так как тестов предстояло много, был сделан универсальный кабель, который без пайки и разбора корпуса позволял снимать параметры и изменять нагрузку.

Результаты тестов не претендуют на абсолютную точность, они лишь призваны показать отличия и особенности каждого из усилителей. Вообще, глядя на получаемые цифры, я смело не обращал внимание на погрешность в 5-10%.

Условия тестов

Потребляемая мощность удинителем, осциллографом и генератором сигнала.

Собственно измерители, с выставленными значениями сингала

Температура окружающей среды

Ну а как еще… Иначе сошел бы с ума еще до окончания тестов

Результат тестирования звуковой карты «сама в себя» с помощью кабеля.


Сопротивление наушников

AudioTechnica AT-M50x
Заглянем в спецификации
Диапазон воспроизводимых частот
15 — 28000 Гц
Чувствительность
99 дБ/мВт
Импеданс
38 Ом


Technics RP-F300
Заглянем в спецификации
Диапазон воспроизводимых частот
10 — 27000 Гц
Чувствительность
102 дБ
Импеданс
22 Ом


Так как производители обычно указывают импеданс наушников, измеренный на частоте 1000Гц будем считать значения верными и использовать эту частоту в своих измерениях.

Самое важное — определиться с тем, какие параметры нам нужны и важны. Потом уже, как всю полученную информацию систематизировать и сравнить.
Задача усугублялась тем, что после тестирования наушниками еще хотелось пользоваться, а значит длительно давать большой сигнал нельзя, чтобы не сжечь катушки. Это было сложно все делать одному, поэтому многие фото не получились. Для порядку — пара фотографий процесса.

Результаты тестов

Максимальное зарегистрированное значение потребляемой мощности. От него необходимо отнять начальное значение и получаем 13Вт. На странице продавца рекомендуется использовать трансформатор 30Вт. Отсюда делаем вывод, что предусматривается двойной запас мощности.

Напряжение на выходе трансформатора. Далее по схеме стоят стабилизаторы LM7812 и LM7912.

Просто одно из полученных значений

Значение постоянного напряжения на выходе, т.н. постоянка.

Среднеквадратичное измеренное значение напряжения на наушниках AudioTechnica AT-M50x

Среднеквадратичное измеренное значение напряжения на наушниках Technics RP-F300

В ходе тестирования было выявлено, что максимально-стабильная величина сигнала, до срабатывания защиты равна 0,72В. Можно поднять и до 1В, но стабильность в этом режиме хромала. Следовательно и мерить будем на нем. В повседневной жизни мы не слушаем синус, поэтому это ограничение не должно быть сдерживающим фактором от покупки данного кита с платой защиты. Например максимальное значение синусоидального сигнала с выхода звуковой карты моего компьютера равно 0.92В. Учитывая это, делаю вывод, что запаса достаточно.

Температура после тестирования

Температура на стабилизаторе

Температура на транзисторе

Со временем я просто перешел к фиксации результатов в таблицу.

Результаты тестов в таблице и графиках

Синяя зона — среднеквадратичное измеренное значение напряжения
Зеленая зона — вычисленное амплитудное значение напряжения
Без цвета — вычисленное значение мощности

Красная линия — амплитудное значение напряжения на холостом ходу. Теоретический предел.

Расчетное значение выходного сопротивления
Формула для расчета любезно предоставлена пользователем ksiman в одном из обзоров
Rвых=Rнагр*((Uхх/Uнагр)-1)

Для измерения параметров звуковых характеристик с целью уменьшения разброса результатов были использованы постоянные резисторы номиналом 33 Ом и 250 Ом, как наиболее часто встречающиеся в наушниках, для которых будут использовать усилители.

Измерения программой RightMark Audio Analyzer

Для начала контрольный замер без нагрузки




Применяем 2 резистора на 33 Ома





Применяем 2 резистора на 250 Ом





Выводы:
— Выходное сопротивление низкое
— Толерантен к импедансу наушников
— Не любит высокий уровень сигнала

Для чистоты эксперимента были сделаны тесты и на других установках громкости. Старался установить крайние положения для входа и выхода. Приведу результаты в файлах программы RMAA. Если остались вопросы по условиям тестов — пишите в комментариях желаемые условия — проведу дополнительно, при необходимости добавлю в обзор.

Спасибо за внимание.

Всё об усилителе JLH. Часть I — рождение легенды.

В последнее время наблюдается новая волна интереса радиолюбителей к усилителю Джона Линсли Худа (John Linsley-Hood, в народе JLH). Этот интерес подогревается интернет-магазинами и аукционами, где появились в большом количестве разные вариации этого усилителя как в виде готовых конструкций, так и в виде наборов для самостоятельной сборки. Не утихают обсуждения схемы и на форумах.

Но порой, аббревиатуру JLH вешают на конструкции, которые ничего общего с легендарным усилителем не имеют!

Давайте попробуем разобраться в особенностях схемотехники этого усилителя, его достоинствах и недостатках. Творение британца безусловно заслуживает отдельного внимания, так как схема разработанная в далёком 1969 году успешно дожила до наших дней, пережила несколько реинкарнаций и до сих пор будоражит умы истинных аудиофилов.

История этой схемы началась в далёком 1969 году. Первая публикация была в журнале «Wireless World». Ниже представлен её перевод:

В последнее время на страницах разных изданий было опубликовано множество схем транзисторных усилителей мощности. К сожалению большинство этих конструкций малопригодны для повторений, так как либо имеют устаревшую элементную базу (это писалось в 1969 году!), либо очень сложные по схемотехнике, либо имеют слишком высокую выходную мощность, которая совершенно не нужна для комфортного прослушивания музыки в обычной жилой комнате типовых размеров.

Поэтому появилась идея создать простой, но качественный усилитель с разумной выходной мощностью.

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.

Схемотехника.

Тут мы пропустим описание популярных в те годы усилителей класса «В» и их недостатков.

Альтернативным  подходом в конструировании усилителей мощности является использование класса «А» для транзисторов выходного каскада. Это позволяет получить высокие характеристики при простоте конструкции и, как следствие, мы имеем лучшую симметрию плеч, снижение коммутационных искажений, меньшие тепловые искажения (хотя усилитель класса «А» всегда довольно теплый, температура его транзисторов гораздо стабильнее, чем усилителя класса «В»). Самым существенным недостатком класса «А» является низкий КПД и необходимость использования радиаторов больших размеров.

Однотактные каскады в классе «А» с резистивной нагрузкой самые низкоэффективные. Замена резистора на дроссель улучшает характеристики каскада, но теряется главное преимущество — отсутствие дорогостоящих, громоздких и нелинейных моточных элементов.  Поэтому оптимальным как в плане производительности, так и в плане упрощения конструкции будет двухтактный каскад с противофазным возбуждением, как показано на рисунке:

Такое включение транзисторов даёт очень низкие искажения даже без использования отрицательной обратной связи за счёт взаимной компенсации нелинейности характеристик транзисторов, плюс каскады имеют высокое входное и низкое выходное сопротивления, что обеспечивает близкое к оптимальному согласование каскадов.

Самое время дать слово другому фанату «горячих» усилителей. Хотя Нельсон Пасс (Nelson Pass) является приверженцем полевых транзисторов, он не оставил без внимания легендарный усилитель JLH, несмотря на то, что тот полностью выполнен на биполярных транзисторах. Вот что он написал в своей статье:

Усилитель Джона Линсли Худа даже спустя 30 лет восхищает простотой конструкции и великолепным качеством звучания.

Центром топологии является средний каскад на транзисторе n-p-n структуры, который выполняет роль фазоинвертора и управляет и верхним, и нижним плечами усилителя.

Упрощенная схема усилителя представлена на рисунке:

Входной сигнал подается на базу транзистора Q1, а с его коллектора усиленный и проинвертированный поступает на базу Q2, который и усиливает сигнал и формирует противофазные сигналы для выходного каскада, выполненного на транзисторах Q3 и Q4. Транзистор Q3 включен по схеме с ОЭ, поэтому обеспечивает усиление и тока и напряжения. Транзистор Q4 включен по схеме с ОК, поэтому работает как повторитель и усиливает только ток.

Резисторы R3-R5 формируют напряжения смещения для транзисторов, а резисторы R1-R2 формируют общую отрицательную обратную связь по току.

Транзистор Q2 является сердцем этой топологии и на мой взгляд это очень простое и элегантное решение для управления выходным каскадом.

Этот дизайн родился в эпоху, когда эра ламповых усилителей подходила к концу (по крайней мере так казалось). Радиоинженеры старались проектировать транзисторные усилители с высокой выходной мощностью и предельно низкими искажениями. Но такие усилители в большинстве своем были очень сложны и отличались большим количеством цепей отрицательных обратных связей.

Прошло уже 46 лет и прогресс не стоит на месте. И кто-то может воспринимать усилитель JLH как упражнения в минимализме…пока не послушает его. Вы будете удивлены качеством звучания этого усилителя, несмотря на довольно скромную выходную мощность (по нынешним меркам). Если у вас есть высокочувствительные акустические системы и вас устраивает стерео-вариант домашней системы, то усилитель JLH  в этой «номинации» будет в топовых позициях.

Этот усилитель имеет разумные характеристики (ничего сверхнизкого или запредельного), в конструкции нет элементов дороже 3$, но воспроизводит настоящую музыку. Его недостатки незаметны и он извлекает больше музыки из современных записей и даже из mp3. Я не могу назвать другой топологии того времени, которая работала бы также хорошо.

Заметим, что Нельсон Пасс как-то обошёл стороной ещё одну особенность этой  топологии. Как известно, биполярные транзисторы управляются током базы (в отличие от полевых, которые управляются напряжением на затворе). В усилителе JLH выходной ток предыдущего каскада является входным током для последующего. На рисунке вверху: весь коллекторный ток транзистора Q1 втекает в базу (является управляющим) транзистора Q2. Аналогично и в других каскадах.

Для внимательных читателей: резистор R3 является источником стабильного тока (в поздних вариантах усилителя этот резистор был заменен на активный источник тока), поэтому все изменения коллекторного тока транзистора Q2 непосредственно отражаются на базовом токе транзистора Q4. То есть мы имеем практически идеальные условия управления транзисторами.

Для самых внимательных читателей: да, в практической схеме этого усилителя вы увидите дополнительные резисторы в базовых цепях транзисторов. Но, если вы знаете закон Ома, то простой расчёт покажет, что ток через эти резисторы практически НЕ течёт, а нужны они для защитных целей и привязки потенциалов. Так что принцип токового управления не нарушается.

Но вернёмся к статье самого Джона Линсли Худа.

На рисунке представлена оригинальная принципиальная схема усилителя мощности для практической реализации (схема публикуется в том виде, в каком она была в журнале 1969 года):

Общее усиление схемы для типовых параметрах транзисторов составляет порядка 600 при разорванной цепи общей отрицательной обратной связи. При замкнутой цепи ОООС усиление определяется соотношением (R3 + R4) / R4 и для указанных на схеме номиналах составляет около 13. Таким образом глубина общей ООС этого усилителя составляет 34dB, а выходное сопротивление 160 мОм.

На звуковых частотах импеданс конденсатора С3 очень мал по сравнению с номиналом резистора R4, поэтому влиянием этого конденсатора можно пренебречь. Однако, для постоянного тока, благодаря конденсатору С3, усилитель оказывается охвачен 100% обратной связью, что способствует жесткой стабилизации режимов работы.

Элементы C1, R1,R2 образуют источник стабильного тока. Изменяя номиналы резисторов R1 и R2, можно регулировать ток покоя оконечного каскада усилителя и сделать его оптимальным под разное сопротивление нагрузки.

Резисторы R6 и R5 формируют напряжение смещения первого каскада. Регулировкой резистора R5 необходимо установить в точке «Х» напряжение равное половине от напряжения питания усилителя для получения максимальной выходной мощности.

Теперь, когда мы знаем и топологию, и принципиальную схему усилителя JLH, посмотрим какой суррогат выдают в Интернете за клон легендарного усилителя.

На одном относительно популярном радио-портале активно обсуждается конструкция усилителя для наушников почему-то названная «Green JLH». Вот принципиальная схема одного канала:

На всякий случай напомним топологию классического JLH: каскад с ОЭ — фазовращательный каскад — двухтактный каскад в классе «А». Всего три каскада охваченных общей ООС по току.

В усилителе «Green JLH» имеем: каскад с ОЭ — ещё один каскад с ОЭ (хотя фазу сигнала он тоже вращает, но зачем?) — однотактный повторитель на полевом транзисторе. 

Да — здесь тоже три каскада, да- здесь тоже общая ООС по току. Но каким боком это JLH??? И с чего он позеленел? Теперь ко всем трёхкаскадным усилителям надо лепить аббревиатуру «JLH»?

Автор пишет: «на нагрузке 32 Ом усилитель развивает амплитуду сигнала 2В«. Но позвольте, на выходе практически всех современных источников сигнала (CD- и DVD-проигрывателей, DAC, звуковых карт компьютеров и т.д.) амплитуда сигнала и так составляет 2В. Что тогда делают в схеме два каскада с ОЭ, которые в теории должны усиливать напряжение? Похоже именно для устранения излишнего усиления автору пришлось увеличить глубину общей ООС.

Хотя можно было бы просто исключить каскад на транзисторе Q2. Тогда и тракт бы стал короче, и глубину ООС можно было бы уменьшить, что должно благоприятно сказаться на звучании. Но тогда бы пришлось по другому организовать цепь ООС и усилитель абсолютно не напоминал топологию JLH…

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.

Подбор транзисторов.

Автор провёл ряд экспериментов, чтобы выяснить, как зависят характеристики усилителя от коэффициента передачи тока базы используемых транзисторов(h31э). Как и ожидалось, минимальные искажения были получены при использовании транзисторов с максимальным значением h31э 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.

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…

Похожие статьи:

  • Всё об усилителе JLH. Часть III — второе пришествие.
  • Всё об усилителе JLH. Часть V — продолжение следует?
  • Всё об усилителе JLH. Часть VI — Правильное питание — залог здоровья!
  • Всё об усилителе JLH. Часть II — после сборки обработать напильником.
  • Всё об усилителе JLH. Часть IV — немного эзотерики.

Сайт усилителей класса A — усилители для наушников JLH

Сайт усилителей класса A

Это Страница была в последний раз обновлялась 20 июля 2001 г.

[Back to Index]

Усилители наушников JLH

Следующие два усилителя наушников JLH были включены из -за их соответствующей схемы на другие проекты на дизайне на дизайне на дизайне на дизайне на дизайне на дизайне на дизайне. этот сайт.

 

Первая схема была первоначально опубликована в Hi-Fi News and Record Review 19 января.79. По сути, это усилитель JLH Class-A, модифицированный для работы с более высокой импедансной нагрузкой. У меня нет полной копии оригинальной статьи, но после схемы я перечислил некоторую информацию о производительности этой конструкции. Осциллограммы, включенные в статью, показали идентичные характеристики прямоугольной волны 10 кГц при нагрузках 100 Ом, 100 Ом/0,22 мкФ и нагрузке наушников, а также чистое искажение второй гармоники при синусоидальном входе 1 кГц и 10 кГц.

 

Второй дизайн был впервые опубликован в ETI в середине 1980-х (копия, которая у меня есть, взята из Electronics Digest, зима 1985/86) и была частью серии статей, посвященных законченному интегральному усилителю. Схема имеет более чем мимолетное сходство с конструкциями Hiraga Class-A. Полный текст оригинальной статьи воспроизводится под схемой.

Схема 1

Производительность

Цель этого цепи состояла в том, чтобы воспользоваться преимуществами свободы дизайна, предоставленной по требованиям относительно низкой нагрузки требования нормального нагрузки, нормы, нагрузки, срок службы. и разработать систему, свободную от ограничений и компромиссов, присущих обычным схемам усилителей мощности. Поэтому есть надежда, что он будет рассматриваться не как заменитель усилителя мощности для бедняков, а скорее как эталонный стандарт, по которому можно будет судить о существующих более мощных устройствах.

 

Данные о производительности

 

Частота (Гц)

КНИ (%)

100

0,014

300

0,007

1к

0,008

3к

0,017

10к

0,044

 

THD – исключительно вторая гармоника (включая шум), измеренная при среднеквадратичном напряжении 1 В в наушниках с сопротивлением 100 Ом (номинальное).

 

Время выключения и включения – менее 0,5 мкс.

 

Время установления (с точностью до 1%) – 6 мкс, не зависит от реактивного сопротивления нагрузки до 0,22 мкФ.

 

Рекомендуемая нагрузка – минимум 8 Ом; идеально от 35 Ом до бесконечности.

Схема 2

Ученики AMP

Если Preamp — отдельный блок от Power Amp, это очень полезное. небольшой усилитель для наушников, способный раскачать пару пар телефонов в коробке предусилителя. Однако, если этот усилитель должен быть точным монитором сигнала, подаваемого на усилитель мощности, и если в архитектуре, предложенной для этого устройства, во многих случаях сигнал от вспомогательных устройств будет направляться непосредственно на усилитель мощности, качество усилителя для наушников во всяком случае должно быть выше, чем у самого усилителя мощности.

 

К счастью, усилитель для наушников выполняет гораздо более простую работу, поскольку ни требования к выходной мощности, ни нагрузочные характеристики не являются столь жесткими, поскольку наушники обычно имеют сопротивление нагрузки 100–2000 Ом и требуют всего 1–2 В. max RMS, для нормального выхода. Конечно, есть электростатические усилители, которые могут потреблять 5-10 Вт при нагрузке до нескольких Ом, но в любом случае их лучше всего использовать от усилителя мощности, а для наушников «8 Ом» в любом случае потребуется очень низкое напряжение возбуждения.

 

Поскольку требуется только малая выходная мощность, ступень класса А вполне возможна. Поскольку требуются только небольшие выходные транзисторы, легко найти 10-мегагерцовые fT-устройства, и, в любом случае, работа в классе A обеспечивает хорошие ВЧ-отклики. Единственные другие мысли, которые заслуживают похвалы, заключаются в том, что конструкция должна быть полностью симметричной и напрямую связана с выходом, и что там, где используются шунтирующие конденсаторы электролитического типа NFB, они должны иметь поляризующее напряжение на них. Это также улучшит качество звука, если усилитель имеет несколько каскадов, использующих дискретные компоненты, и не требуются компоненты спада ВЧ, ограничивающие скорость нарастания.

 

На схеме показана конструкция, отвечающая этим требованиям и обеспечивающая превосходное качество звука.

 

Базовая система усилителя выглядит следующим образом. Пара двухтактных входных транзисторов Q1 и Q2 управляет двухтактной парой выходных транзисторов Q5 и Q6. Отрицательная обратная связь берется с точки выхода на эмиттеры Q1 и Q2, а нагрузка подключается между объединенными коллекторами Q5 и Q6. Для адекватной работы класса А выходные транзисторы должны проходить, скажем, по 100 мА каждый. При питании +/-15 В это будет означать рассеивание 1,5 Вт, поэтому для каждого потребуется небольшой радиатор, возможно, 1,5-дюймовый квадратный.

 

Если выходные транзисторы имеют минимальный коэффициент усиления по току 50, то для каждого из них может потребоваться максимальный входной ток на их базы 2 мА. Чтобы обеспечить это, с небольшим запасом входных транзисторов, Q1 и Q2 должны нормально проходить около 4 мА. Если они имеют усиление по току 150, их базовые токи будут 0,004/150 = 26,7 мкА, что дает входное сопротивление около 9 кОм. Регулятор входного усиления (и поскольку он также должен обеспечивать функцию «баланса», это должен быть тип с двумя концентрическими шпинделями), следовательно, должен быть немного меньше этого: значение 4k7 будет в порядке. К сожалению, некоторые источники входного сигнала могут иметь слишком высокий импеданс, чтобы управлять им. Поэтому может оказаться необходимым обеспечить входной буфер (см. ниже), в противном случае использовался бы «прямой» путь прохождения сигнала. (Система записи с 3 головками обычно имеет «линейный» выходной импеданс (600 Ом), поэтому она может без проблем управлять усилителем для наушников.)

 

Возвращаясь к схеме усилителя для наушников, теперь мы должны предоставить источник эмиттерного тока для транзисторов Q1 и Q2 и средства управления током через транзисторы Q5 и Q6. Ток эмиттера для Q1/Q2 получается из линий +/-15 вольт через резисторы R2 и R3. Для падения 14,5 В и потока 4 мА потребуется сопротивление резистора 3625 Ом. Ближайшее предпочтительное значение — 3k9, которое будет пропускать ток 3,7 мА, хотя через резисторы R6 и R8 также будет протекать около 250 мкА.

 

Глядя теперь на Q5 (работа схемы для Q6 такая же), небольшой резистор (6R8 Ом) в эмиттерной цепи определяет протекание тока. Если это значение слишком велико, к транзистору усилителя постоянного тока Q3 через R8 подается прямое смещение (C6 удаляет все аудиосигналы с этой точки), что приводит к тому, что Q3 проводит и крадет управляющий ток из базы Q5, удерживая токи коллектора. Q5 (и Q6, для которых операция идентична) выбранному среднему значению.

 

Отрицательная обратная связь подается с выходов Q5 и Q6 на эмиттеры Q1 и Q2. Это дает меру управления выходным напряжением постоянного тока, но его можно точно отрегулировать резисторами R9, R13 и RV2, которые регулируют ток коллектора транзистора Q6 относительно тока транзистора Q5. Выходной уровень постоянного тока 0 В +/- 50 мВ является адекватным. Поскольку базы транзисторов Q1/Q2 соединены вместе, их эмиттеры будут иметь напряжения –0,55 В и +0,55 В соответственно, что обеспечивает постоянный потенциал 0,55 В на конденсаторах C2/C3 и C4/C5. C4/C5 должны быть алюминиевыми электролитами с низким ESR, а не полипропиленовыми или поликарбонатными типами C2/C3 100 нФ.

 

При типичном сопротивлении нагрузки наушников суммарный коэффициент гармоник выходного сигнала практически такой же, как у входного сигнала, как и переходная характеристика.

 

Буфер

 

 

Схема симметричного составного истокового повторителя на биполярных полевых транзисторах работает очень хорошо, с незначительными устойчивыми или переходными искажениями.

 

 

[ Вернуться к оглавлению ]

 

 

ИСТОРИЯ: Страница создана 20.07. 2001

 

Усилитель для наушников JLH | Страница 49

Перейти к последнему

джбау
Участник

#961