К минусу питания

Да, можно. При этом площадь радиатора должна быть не менее чем в два раза больше, чем для одной микросхемы. Кроме того, корпус микросхемы соединен с минусом питания, поэтому радиатор нужно изолировать от корпуса усилителя и других его элементов. И следить, чтобы случайно радиатор ни с чем не замкнуть. Лично мне всегда было проще изолировать микросхему от радиатора – чисто конструктивно.

Важно: если микросхемы установлены на один радиатор, то провода питания все равно должны идти к каждой плате. Пытаться пустить питание на одну микросхему от корпуса другой микросхемы через радиатор – очень плохое решение.

+-18…+-45 вольт

Единственный недостаток усилителя с Т-образной отрицательной обратной связью (ООС) – глубина ООС по постоянному току не равна 100%. Поэтому подавление возможного разбаланса хоть и хорошее, но не максимальное. В результате на выходе усилителя может присутствовать небольшое постоянное напряжение величиной до 200…300 милливольт. Это не страшно, и этот небольшой недостаток перекрывается достоинствами усилителя.
Если же постоянное напряжение на выходе превышает 350 мВ, то это уже нехорошо, надо найти и устранить причину появления такого напряжения. Возможные причины:

• Проверьте положение перемычки 7294/7293. Она должна быть установлена в соответствии с используемой вами микросхемой.
• Перекос напряжений питания. Проверьте напряжения питания при включенном усилителе, но без звука. Разница напряжений не должна быть больше 1…2 вольт.
• Некачественный или плохо припаянный резистор R10. Замкните его коротким проводником, припаянным к обоим концам резистора. Если проблема исчезнет – либо замените резистор R10, либо оставьте перемычку.
• Неправильные номиналы сопротивлений резисторов R3, R4, R5. Иногда цветные полосы на резисторе имеют некорректный цвет, и в реальности сопротивление резистора совсем не такое, как мы думаем. Либо они бракованные. Проблема может быть в любом из резисторов.
• Проблема в узле Mute/Stb. Замкните перемычками резисторы R7 и R8 (каждый своей перемычкой). Перемычки припаивайте. Если проблема исчезнет, удалением перемычек найдите проблемный резистор и замените его резистором меньшего номинала. Либо просто припаяйте параллельно ему еще один резистор на 6…10 кОм.
• Пробой или замыкание конденсаторов С5 или С6. Попробуйте их выпаять.
• Пробой или замыкание конденсатора С4 (маловероятно).
• Некачественная микросхема.

Когда-то давным-давно я провёл очень черновой эксперимент по раздельному питанию TDA7294. И не заметил разницы. Это не означает, что разницы вообще нет. Это значит, что если разница и была, то не бросилась в глаза. Теоретически разница если и есть, то небольшая, и её реализация не стоит усложнения схемы и платы. Кроме того, экспериментируя, я сжёг пару микросхем. Может быть это произошло из-за того, что я был неаккуратен (эксперимент был очень черновой). Но возможно, что микросхема чувствительна к последовательности подачи напряжений питания на предварительный и выходной каскады. Это вполне возможно, но в таком случае работа с микросхемой усложняется. А это усложнит и схему усилителя, и его печатную плату.

На самом деле микросхема TDA7294/TDA7293 является усилителем среднего класса, поэтому супер высокого качества от неё получить невозможно, что с ней не делай.

Так что я сейчас не вижу необходимости проводить тщательное исследование – заметного улучшения не будет, а схема усложнится. Однако, интерес у меня к этому вопросу есть, хочется разобраться, что там и как. Но не доходят руки. Возможно когда буду более свободным, разберусь с раздельным питанием микросхемы TDA7294.

Прямой замены нет. Из близких головок Peerless 830452. Она работает в закрытом ящике 50 литров, но коррекцию надо будет немного изменить.

Можно разработать свой сабвуфер самому. Для этого:

• Выбираем длинноходный динамик с резонансной частотой Fs=18…30 Гц и добротностью Qts=0,15…0,3
• Подставляем его параметры в программу расчета усилителя с комбинированной ООС (с регулируемым выходным сопротивлением) и пробуем подобрать такое выходное сопротивление усилителя, чтобы АЧХ сабвуфера нас устраивала.
• Если подобрать нужную АЧХ путем изменения выходного сопротивления усилителя не удалось, подставляем данные динамика в расчет корректора Линквица и подбираем желаемую АЧХ. Возможно, что если одновременно использовать усилитель с повышенным выходным сопротивлением, то будет лучше.

Динамики можно поискать в интернет магазинах:
https://avc.ru/
http://www.samodelka.ru/
http://www.arkada.com/
https://www.audiomania.ru/

Примеры динамиков, которые можно попробовать:
Peerless 830452
Visaton W 250 S/4
SEAS D1004 (L26RO4Y)

Я планирую написать статью по разработке сабвуферов.

К73-11 – лавсановые конденсаторы. В принципе то же самое, что и К73-16. Обеспечат хорошее качество  звука, так что можно применять в колонках высокого класса. В слуховых тестах, в которых я принимал участие, предпочтение было отдано именно лавсану. Хотя может быть потому, что использовались хорошие конденсаторы  К73-16, и в конкурентах не было качественного полипропилена.

Максимально допустимое напряжение конденсатора в полтора-два раза выше, чем максимальное выходное напряжение.

К42-11 – металлобумажные низкочастотные конденсаторы. На высоких частотах работают хуже лавсановых и имеют значительные потери. Можно применять в акустических системах до среднего качества, причем желательно в низкочастотных цепях. Будет хорошо, если заменить их лавсановыми. Но с другой стороны, фильтры всех акустических систем СССР были построены именно на этих конденсаторах. Максимально допустимое напряжение конденсатора в два раза выше, чем максимальное выходное напряжение.

Так что можно использовать и те, и другие, но лавсановые лучше.

В принципе да, но результат скорее всего вас не устроит.

Корректор Линквица предназначен для закрытых ящиков. Он вычисляет исходную АЧХ такого ящика и рассчитывает коррекцию, равную разности частотных характеристик – той АЧХ, что мы хотим получить и той АЧХ, что есть в исходном состоянии. Если исходным будет сабвуфер с ФИ, то исходная АЧХ, которую вычислит программа, не будет соответствовать действительности, и АЧХ сабвуфера после коррекции будет неправильной.

Хорошую – да, плохую – не обязательно.

На самом деле звукопоглотитель играет важную роль в работе колонки и его правильное использование может принести много пользы. Причём некоторые типы акустического оформления (лабиринт, TQWP, трансмиссионная линия) без звукопоглотителя вообще не могут работать правильно. Хорошо влияет звукопоглотитель и на работу закрытого ящика. А вот с фазоинвертором надо быть осторожным: звукопоглотитель значительно снижает акустическую добротность корпуса, поэтому его неосторожное использование может привести к значительному изменению режима работы фазоинвертора и заметному искажению АЧХ.

В общем, здесь ситуация как и вообще в жизни: правильное использование вещи приносит пользу, неправильное – приносит вред.

Диалог с автомобильного интернет-форума.

– Кто-нибудь ставил на автомобиль шестиугольные колеса?

– Я ставил треугольные, не понравилось.

– У меня квадратные. Вверх и вниз по лестнице ездит хорошо, а по ровной дороге немного потряхивает. Но все равно обалденно!

– А если углов будет больше, чем шесть?

– По мне квадратные – в самый раз. Ездит замечательно. Вот только разберусь с тряской на ровной дороге.

– А если у каждого колеса разное число углов?

– Еще не знаю, хочу попробовать. Тогда отпишу.

– Число углов колеса должно быть равно дробно-рациональной степени Золотого сечения.

– И что это было?

– Вы просто до этого еще не доросли!

– Я почти решил проблему тряски с квадратными колесами. Делаю подвеску, которая будет поднимать и опускать оси согласованно с поворотом колес. В общем, получается несложно, но приходится увеличивать клиренс.

– А если все колеса разные по величине?

– Система управления подвеской получается уж очень сложной. Пока поезжу на одинаковых.

Есть ли необходимость поездить на этих автомобилях, чтобы оценить плавность хода?

1. Использовать напряжение питания 24 вольта.
2. Использовать терморезистор на 20…47 кОм.
3. С1 и С2 на напряжение 25 вольт или выше.
4. R8 = 6,2…12 кОм
5. Стабилитрон на 12 вольт.
6. Крайне рекомендуется вместо одиночного стабилитрона использовать схему с транзистором.

К сожалению, практически никак. Иногда поддельные микросхемы сделаны так плохо, что их поддельность видна по неаккуратному корпусу, фланцу, невнятным и смазанным надписям.

Но встречаются и «красиво сделанные» микросхемы, которые либо только чуть хуже настоящих (скорее всего отбраковка реальных микросхем), либо работаю плохо, либо вообще не работают. Единственно, что могу порекомендовать – покупать микросхемы у крупного постоянного поставщика. Там меньше шансов получить поделку, и есть кому предъявить претензии.

На Али-экспрессе микросхемы не покупал, ничего про них сказать не могу.

Можно.

Мощность резистора – это мощность, которую он выдерживает и при этом нормально работает: сохраняет значения своих параметров и долговечность. Это как максимальная нагрузка у грузовика. Если грузовик выдерживает 3 тонны, то переводить груз в 200 кг для него пустяк.

Но:

• у более мощных резисторов больше габариты. Их надо будет “втискивать” в плату. Есть шанс где-то что-то замкнуть, либо создать ёмкостную связь между компонентами, вплотную прижатыми друг к другу.
• у более мощных резисторов больше диаметр проволочных выводов. Они могут просто не влезть в те отверстия, которые предусмотрены в плате. Если плата двухслойная (а тем более многослойная) с металлизацией отверстий – именно такие делают промышленно, то рассверливать отверстия, чтобы попустить в них вывод резистора нельзя! Вывод большого диаметра можно припаять просто сверху, залив отверстие припоем. Но это будет не так прочно.

И ещё. Сейчас резисторы мощностью 0,125 Вт и 0,25 Вт выпускаются одного форм-фактора. Так что использовать резисторы мощностью 0,25 Вт вместо резисторов мощностью 0,125 Вт можно свободно.

Не будет ли их индуктивность отрицательно влиять на работу усилителя?

Не будет.

Индуктивность этих резисторов очень маленькая. Например, индуктивность «цементного» резистора сопротивлением 0,15 ом, измеренная на частоте 100 кГц равна 0,05 мкГн. Такая индуктивность становится заметна на частотах выше 150…200 кГц. У резисторов других номиналов, максимальная рабочая частота еще выше.

Конструкция резистора в виде катушки несколько снижает излучение в окружающее пространство, так что по этому параметру проволочный резистор чуть-чуть лучше, чем, например металлопленочный.

И перегрузки проволочные резисторы выдерживают лучше.

Слюдяные конденсаторы имеют большие размеры и маленькую емкость, что делает их малопригодными в современной аудиотехнике. Единственное место, где они еще как-то могут найти применение – межкаскадные связи в ламповых усилителях: слюдяные конденсаторы сравнительно высоковольтные. Их плюсом является высокая стабильность и маленькие потери на высоких частотах, поэтому они хорошо работают в колебательных контурах. Это свойство может быть полезно в активных кроссоверах. Но даже там слюдяные конденсаторы легко могут быть заменены полипропиленовыми, стабильность которых ненамного хуже, и лавсановыми. Если говорить о мощных цепях, то полипропиленовые конденсаторы выдерживают перегрузки по току и напряжению лучше, чем слюдяные.

Ходят слухи, что правильно заколдованные слюдяные конденсаторы делают звук волшебным, однако подтверждения из Хогвардса не поступало.

Нет. Если бы схемы на дискретных элементах были лучше, они бы и использовались вместо операционных усилителей (ОУ).

ОУ имеет множество достоинств. Падение усиления с ростом частоты – это единственный его серьезный недостаток. Такая ситуация вызвана стремлением к универсальности ОУ. Для того, чтобы ОУ можно было использовать во всех тех схемах, где его применяют, он должен сохранять устойчивость при любом коэффициенте усиления. Вплоть до единичного. Поэтому в ОУ приходится встраивать частотную коррекцию, которая снижает усиление на ВЧ.

Если такую коррекцию убрать – катастрофически снизится универсальность ОУ. Так что снижение усиления на ВЧ – это расплата за универсальность и отличную работу на низких частотах. Бесплатного в природе ничего не бывает.  Тем более, что современные ОУ достаточно высокочастотны, чтобы это не было проблемой.

Выпускаются ОУ, скорректированные не до единичного усиления, а до некоторого минимального коэффициента усиления (обычно 3…10 раз). Они не настолько универсальны, и их надо применять с осторожностью. Но работая в качестве усилителя, они позволяют получить либо более широкую АЧХ, либо более глубокую ООС на высоких частотах. Также существуют ОУ со сложными внешними цепями коррекции. У них усиление на ВЧ может быть больше, чем в ОУ с однополюсной коррекцией.

На самом деле ничего страшного в снижении коэффициента усиления ОУ на высоких частотах нет. Просто это надо учитывать при разработке схем на ОУ. Например, не пытаться получить «в лоб» большое усиление. Более того, реальные ОУ отличаются от идеальных множеством нюансов (большинство схем «в учебниках» приводится именно для идеальных ОУ, и в реальности они могут работать намного хуже, чем «на бумаге»). Хороший разработчик учитывает все эти нюансы таким образом, чтобы они не вредили работе схемы. Только и всего. Правда схема иногда получается намного сложнее, чем «в учебнике».

Еще вариант – использовать высокочастотные ОУ. Но с этим надо быть очень осторожным и доверять проектирование таких схем инженерам, хорошо знакомым с разработкой высокочастотных устройств. Высокочастотные ОУ «очень любят» возбуждаться на высоких частотах, причем в домашних условиях заметить такое возбуждение почти невозможно. Гораздо проще пойти другим путем, например использовать два каскада на «обычных» ОУ, или что-то другое.

Схема на дискретных элементах, построенная по схеме ОУ, наверняка проиграет микросхеме. Потому что при изготовлении микросхемы можно получить то, что невозможно реализовать на дискретных компонентах. Например, одинаковость параметров транзисторов дифференциального каскада. Да и емкости внутри микросхемы намного меньше, чем емкость монтажа дискретного усилителя. А это высокочастотность. Так что дискретные схемы выигрывают у ОУ только в определенных специальных случаях, тогда применяются именно они.

Это я говорю о работе профессионалов. Любители могут делать что хотят – в демократической стране все люди в своих действиях абсолютно свободны.

На самом деле в последнее время с ОУ существуют некоторые проблемы. Либо потому, что конструировать аппаратуру на ОУ проще, либо потому, что сейчас в университетах учат не думать, а учат: “делай так”, но иногда схема представляет собой целую россыпь ОУ. Совершенно излишнюю. Либо ОУ используется не очень правильно. Поэтому бывают ситуации, когда один и тот же узел можно реализовать при помощи ОУ или на дискретных элементах. И на дискретных элементах получается лучше (в рамках требований, предъявляемых к узлу). Но этом должны заниматься настоящие профи, и когда заявлено, что данная дискретная схема лучше схемы на ОУ, то это не всегда верно. Либо схема на ОУ может победить установкой более качественного (и дорогого) ОУ.

У меня есть сомнения по поводу правильности выбора микросхемы TL431 для усилителя наушников. Я нашёл TL431ACLP [TO-92] – правильно ли я нашёл нужный компонент?

Буквы в конце обозначения микросхемы могут означать:

• производителя
• корпус
• вариант кристалла. Например есть микросхемы не предназначенные для работы при минусовых температурах. Например, “обычные” (коммерческие) работают от -25 градусов, “тепличные” (бытовые) от 0 градусов, “суперские” (автомобильные, авиационные, военные, их иногда продают и нам) от -40…-65 градусов.

Вот пример, посмотрите как их много разных:

TL431G

TL431CLPR

TL431AILP

TL431IPK3

TL431K-TP

TL431ACD

TL431ACDBZR

TL431ACDT

TL431ACLP

В нашем случае главное, чтобы корпус был ТО-92. Ну и лучшие производители это ST Microelectronics, ON Semiconductor, Texas Instruments, NXP, Analog Devices. Хотя данная микросхема настолько простая, что её могут хорошо сделать практически все производители.

Так что микросхему TL431ACLP в корпусе ТО-92 (для которого разработана плата) и с диапазоном рабочих температур 0…70°С вполне можно использовать в усилителе наушников – производитель не гарантирует её работу при отрицательных температурах, но этот усилитель эксплуатируется в помещении.

По параметрам и звуку – ничуть не хуже. Все мои “самодельные” платы без каких-либо изъянов. Платные версии двусторонние с металлизацией отверстий, поэтому они малогабаритнее и могут содержать дополнительные устройства, как плата усилителя наушников, содержащая блок питания. И иногда чуть более универсальны по деталям. Так что делайте плату самостоятельно и ничего не бойтесь!

Вопрос: В усилителе с выходными MOSFET транзисторами, R21 выбирают из графика. С какой целью в самом начале статьи в схеме этот резистор обозначен 20 кОм?

Выходное сопротивление усилителя не должно быть равно сопротивлению нагрузки!

Выходное сопротивление усилителя не должно быть равно сопротивлению нагрузки, а должно быть как можно меньше, как можно ближе к нулю. Но иногда повышение выходного сопротивления в небольших пределах лучше сказывается на работе колонки:

1. Сабвуфер. Современные мощные длинноходные динамики часто имеют очень маленькую добротность. И получить он них хорошую АЧХ вплоть до 20 Гц непросто. При том, что из собственная резонансная частота бывает и 18 Гц. Повышение выходного сопротивления усилителя увеличивает эквивалентную добротность динамика и создаёт подъём на АЧХ в области самых низких частот. В моём сабвуфере, например, выходное сопротивление усилителя порядка 3…4 ом. И в результате не пришлось даже сильно корректировать его корректором Линквица, АЧХ получилась и так хорошей. Вообще, повышение выходного сопротивления усилителя поднимает низкие частоты, но на частоте резонанса колонки. Это может быть и 150 Гц, так что с этим надо осторожнее.

2. У многих недорогих динамиков при повышении выходного сопротивления усилителя (при питании динамика не напряжением, на что он рассчитан, а током) уменьшаются нелинейные искажения. Правда при этом искажается АЧХ. Но бывает компромисс, при выходном сопротивлении усилителя порядка 0,5…2 ома звук субъективно может стать лучше (так иногда случается в ламповых усилителях, и это ошибочно приписывают “ламповому” звуку). А может и не стать – заранее это неизвестно.

Вот для таких целей (больше для обеспечения хорошей работы сабвуферов) и предусмотрено повышение выходного сопротивления данного усилителя (другие названия этого: ИТУН, Mad FeedBack). Но это не всем нужно, поэтому я и заложил в схему усилителя R21 изначально равное 20 кОм. Тогда выходное сопротивление усилителя равно примерно 0,5 Ом. Оно подходит всем. Это не такая большая величина, чтобы заметно повлиять на АЧХ колонки, но вполне достаточно, чтобы на усилитель не влияли, например, акустические провода – их сопротивление намного меньше. Да и возможно небольшое улучшение звучания колонок.

Если же вам нужно другое выходное сопротивление – устанавливайте соответствующее значение R21. Кстати, его можно напаять сверху на уже установленное R21 = 20 кОм – при параллельном включении резисторов их общее сопротивление уменьшается. Таким образом, можно «на слух» подобрать нужное значение R21.

Темброблок в своём принципе никак не связан с каким-то конкретным усилителем. Он позволяет сформировать желаемую АЧХ, чтобы подкорректировать тембр звука в соответствии со своими вкусами и с окружающей ситуацией, например с особенностями колонок или комнаты для прослушивания. Тут главное, чтобы техническое качество темброблока было не хуже, чем у усилителя, так как работает принцип конвоя: самое слабое звено очень заметно влияет на звук.

Как пример плохих технически схем – ряд схем “из СССР”:

1. Построенные на ОУ К153УД1 – у этого ОУ выходной каскад работает в классе В и вносит большие искажения. Если же в этой схеме использовать хороший современный ОУ, то данная проблема отпадает (и схему надо проверять на наличие остальных проблем).

2. Построенные на одном-двух транзисторах. Таких схем лучше вообще избегать – в них от нелинейных искажений избавиться практически невозможно.

3. Существует проблема, связанная с большим диапазоном регулирования тембра. В общем-то, это не проблема, просто возможность “сильно задирать” высокие или низкие. Но при этом перегиб АЧХ получается в области средних частот. Так что, поднимая высокие, мы заметно поднимаем также и верхнюю середину. А поднимая низкие, поднимаем также и нижнюю середину. Что не всегда приятно на слух. Подобными свойствами обладают как схемы активных, так и схемы пассивных регуляторов с широким диапазоном регулирования.

В результате подходящими является огромное количество схем (также как много схем являются неподходящими), поэтому посоветовать какую-то одну определённую схему темброблока весьма затруднительно.

Что важно в схеме темброблока:

1. Коэффициент нелинейных искажений (гармоник) – он должен быть меньше, чем таковой у усилителя мощности.

2. Максимальные входное и выходное напряжения сигнала должны быть заметно больше, чем требуется усилителю для получения максимальной выходной мощности. Например, коэффициент усиления моего инвертирующего усилителя на TDA7293 равен 23. То есть, при напряжении на входе, равном 1 вольт, на выходе получается 23 вольта. Если говорить об амплитуде, то это 33 Вт на нагрузке 8 ом, или 66 Вт на нагрузке 4 ома. Если такой выходной мощности достаточно, то максимальное входное напряжение ограничим значением 1 вольт. Следовательно, темброблок должен нормально работать с напряжением 2…3 вольта (если больше – то хорошо). И не забываем, что если регулятор громкости включён после темброблока, то напряжение сигнала в темброблоке может быть заметно больше. И он должен при этом хорошо работать.

2. Диапазон регулирования тембра.

3. Схема должна быть построена так, чтобы исключать протекание постоянного тока по переменным резисторам регулятора.

4. Подходящее напряжение питания. Обычно двуполярное напряжение питания лучше.

Темброблоки, имеющие однополярное питание и/или построенные на специализированных микросхемах подобных LM1036 или TDA1524 не всегда обеспечивают достаточное качество (указанные микросхемы достаточного качества не обеспечивают однозначно).

Резисторы в питании клип-детектора балластные. На них гасится излишек напряжения  питания. Сопротивление этих резисторов выбирается с расчётом на то, что клип-детектор подключён к блоку питания усилителя, и напряжение его питания может кратковременно уменьшаться на 10…30% без проблем.

Если же напряжение уменьшится сильнее и надолго, то работа клип-детектора может нарушиться.

В этом случае варианта два:

1. У вашего блока питания большие просадки напряжения. В этом случае выбираем сопротивление резисторов на один-два номинала меньше того, что получается по формуле. Например, ваше напряжение питания V=32 вольта. По формуле получается R=(32-6)/10 = 2,6 кОм. Выбирает резисторы 2,4 кОм либо 2,2 кОм.
2. Устройство питается от такого источника, у которого напряжение падает очень сильно. В этом случае лучше балластные резисторы рассчитывать от среднего напряжения питания. Например, у вашего источника питания напряжение изменяется в пределах 20…30 вольт. Среднее напряжение равно (20+30)/2=25 вольт. Вот исходя из него и рассчитываем резисторы.

Параллельное включение выходных транзисторов:

1. Снижает их нагрев.
2. Увеличивает выходную мощность усилителя, но только величину максимального выходного тока. Помогает при низкоомной нагрузке. При высокоомной нагрузке потребуется еще и повысить напряжение питания, но не превышая его максимально допустимую величину.
3. Увеличивает нагрузку на предыдущий каскад, поэтому много транзисторов параллельно просто так включать нельзя.
4. Увеличивает риск самовозбуждения усилителя, так как увеличиваются индуктивность и емкость монтажа.
5. Не забывайте, что надо увеличить и площадь радиатора: суммарный нагрев двух пар выходных транзисторов чуть больше, чем у одной пары даже при одинаковой выходной мощности.
6. Добавляемые транзисторы должны быть такого же типа, как и «родные».
7. Кроме самих транзисторов добавляются еще и некоторые резисторы.
8. Монтаж надо делать так, чтобы ничего не замкнуло, и чтобы длина проводов была минимальной (но все разумно).

Не стоит.

При снижении напряжения питания заметно снижается максимальная выходная мощность и несколько растут искажения. Работа от низковольтного источника описана в новой статье про этот усилитель.

Имейте ввиду, что в статье на графиках показано напряжение питания под нагрузкой. Т.е. меньшее, чем на холостом ходу источника питания. Например при напряжении источника питания +- 15 вольт на холостом ходу, под нагрузкой напряжение питания будет порядка +-11…12 вольт. И именно эти 11…12 вольт питания надо искать на графике.

Так что при низковольтном питании и выходная мощность маловата (пики сигнала могут при этом обрезаться, возникнет клиппинг), и искажения повышенные. В принципе усилитель работать будет, но качество будет не максимальным. Хотя, некоторые промышленные Hi-Fi и даже Hi-End усилители точно такие же по искажениям. Но я перфекционист, отсюда и мои рекомендации.

Если вам не нужна большая выходная мощность, можно использовать более маломощный силовой трансформатор, но напряжение питания сделать как минимум +-26…32 вольт на холостом ходу. При этом получаются дополнительные преимущества:

• Запас по выходному напряжению, что даст возможность гарантированно исключить клиппинг, даже если вы вдруг сделаете звук погромче.
• Полевые транзисторы “любят” высокое напряжение питания. У них при этом заметно снижаются искажения.

Так что используя маломощный, но достаточно высоковольтный источник питания, можно получить высокое качество звучания.

Еще один важный фактор. Если этот усилитель работает с повышенным выходным сопротивлением, то при повышении сопротивления нагрузки, его выходное напряжение автоматически повышается.

Сопротивление нагрузки растет естественным образом на частоте резонанса НЧ головки и на высоких частотах (если индуктивность динамиков не скомпенсирована в конструкции колонки). Посмотрите как меняется импеданс (модуль полного сопротивления) колонок Monitor Audio – более чем в два раза. АЧХ усилителя будет повторять зеленую линию в меньшем масштабе ее изменения.

Поэтому вполне может случиться так, что выходное напряжение усилителя начнет повышаться, а возможность для этого отсутствует – низкое напряжение питания. И клиппинг возникнет гораздо раньше, чем мы его ожидаем.

Подбирать транзисторы в пары не обязательно. Если идентичность входных транзисторов дифференциального каскада еще как-то влияет на работу, то идентичность остальных – практически нет.

В эмиттерах транзисторов дифференциального каскада установлены резисторы, одной из функций которых является симметрирование каскада при разбросе параметров транзисторов. Как и в эмиттерах транзисторов токового зеркала. Так что эти транзисторы в принципе можно подобрать попарно, станет чуть-чуть лучше, но заметной разницы не будет.

Каскад усиления напряжения имеет в коллекторе источник тока, это не двухтактная, а однотактная схема, для которой подбор в пары вообще не нужен. Просто комплементарный транзистор в таких случаях лучше из-за похожести частотных свойств и емкости коллектора.

Выходные транзисторы. КМОП транзисторы комплементарны весьма условно. Их в пару вообще подобрать невозможно, они по любому будут различаться. Если не на малых токах, то на больших.

Поэтому я максимально линеаризовал дифференциальный каскад, чтобы там ничего не подбирать в пары, а с несимметрией остальных транзисторов справляется отрицательная обратная связь (ООС).

Несмотря на то, что транзисторы в пары не подбираются, симметрия усилителя отличная. Под симметрией подразумевается одинаковая форма положительной и отрицательной полуволн сигнала. Подбор транзисторов в пары был актуален во второй половине XX века, когда транзисторы ещё были плохими, и их характеристики различались со страшной силой. К тому же тогдашние усилители не обладали достаточно глубокой ООС, которая бы исправляла несимметрию. Симметричность нужна и для современных усилителей без общей ООС, но это тоже не критично.

Для усилителей, собранных из современных качественных деталей по хорошим современным схемам, подбор транзисторов в пары практически не актуален, как и симметричность самой схемы. Несимметрия плеч, в том числе и вызванная неидентичностью пар транзисторов, порождает четные гармоники, в первую очередь вторую. Посмотрите на измеренный спектр выходного сигнала: четные гармоники отсутствуют. Другой тест: неодинаковость транзисторов входного дифференциального каскада вызывает ошибки вычитания сигнала ООС из входного. А это приводит к появлению интермодуляционных искажений. Они тоже имеют маленькую величину. Результаты измерений хорошо доказывают всё вышесказанное. В усилителях, для которых приведены результаты измерений, никакие транзисторы в пары не подбирались.

Вообще, необходимость симметрии усилителей является надуманной. Это просто еще один рекламный параметр – когда эта симметрия есть, о ней обязательно много говорят. Но обратите внимание, что про симметрию говорят точно также, как про снкин-эффект. Типа, такое есть, значит очень хорошо. А почему хорошо, как именно это все работает и, главное, насколько количественно – про это ни слова. Никаких результатов, один только «внешний вид» схемы.

В итоге, погнавшись за симметрией, сделав ее самоцелью, проигрывают в чем-то другом. Вот например, один хорошо известный усилитель, с очень симметричной схемой для положительной и отрицательной полуволн сигнала и, судя по отзывам, «с очень хорошим звуком» (так получилось, что у меня он появился). Но он проигрывает моему MOSFETу со страшной силой. И по техническим параметрам, и на слух. С хорошим источником сигнала и акустикой Dali Opticon 6 на мой вкус он проигрывает даже усилителю на TDA7293. Изначально я подключил к ним именно этот усилитель, потому что его выходной каскад у меня работает в классе А, и я ожидал неплохого звука. Но я не смог его слушать – не звучит. И сейчас временно в этом месте работает  мой четырехканальный усилитель, пока нет ничего получше на его место.

Причина – изначально плохая схемотехника этого «жутко симметричного» усилителя. Из-за этого вычитание сигнала ООС из входного происходит с большой ошибкой (плохое подавление синфазного сигнала дифкаскадом), и получаются большие интермодуляционные искажения. Плюс неудачная коррекция, не позволяющая получить максимально возможную скорость нарастания выходного напряжений. Плюс неудачное согласование каскадов, и еще ряд схемотехнических недостатков. Зато в этом «очень симметричном» усилителе есть 2-я гармоника большой величины – главный признак несимметрии. Может поэтому он по отзывам «хорошо звучит»? Ведь вторая гармоника такая сладкозвучная…

Предварительный усилитель (в зависимости от его конструкции) выполняет две функции:

• дополнительно усиливает сигнал, пред подачей его на усилитель мощности;
• позволяет регулировать громкость и тембр, а также переключать источники сигнала

Если вам нужно регулировать тембр, то без предусилителя не обойтись.

А вот нужно ли дополнительно усиливать входной сигнал – давайте разберемся.

Усиление этого усилителя зависит от выходного сопротивления, но примерно равно 30 раз. Большинство источников сигнала имеют максимальное напряжение на выходе не менее 1 вольта. Тогда на выходе усилителя получаем максимум (на пике громкости) 30 вольт, что дает около 100 Вт на нагрузке 4 ома и около 50 Вт на нагрузке 8 ом. Это соответствует мощностным возможностям усилителя. Так что дополнительного усиления не требуется.

У источников сигнала с питанием от сети выходное напряжение обычно немного больше, чем 1 вольт. Также и у звуковых карт стационарных компьютеров. Тогда мы имеем некоторый запас по громкости.

Малогабаритные устройства типа планшетов, смартфонов или малогабаритных ноутбуков,могут выдавать выходное напряжение порядка 0,5…0,7 вольт, что даст максимальную выходную мощность усилителя 25…60 Вт на нагрузке 4 ома или вдвое меньше на нагрузке 8 ом. Такой мощности может быть недостаточно и сигнал надо будет усиливать. Но тут возможны варианты. Например, амплитуда выходного сигнала ряда смартфонов зависит от их настройки: в режиме “наушники” выходной сигнал обычно меньше, чем в режиме “линейный выход”. У всех ноутбуков “нормального размера”, что я встречал, выходное напряжение звуковой карты достаточно большое, чтобы усилитель звучал громко.

Так что предусилитель для увеличения входного напряжения, скорее всего может понадобиться для некоторых смартфонов и планшетов. Для остальных устройств он не нужен.

1. Радиаторы на плате – это далеко не главный компонент. Поэтому выбирать схему усилителя исходя из их наличия или отсутствия – это разве что ради красоты.

2. На самом деле радиаторы на плате бывают нужны, а бывают не нужны. Я их ставлю или не ставлю исходя из этого. Некоторые могут ставить “для красоты” или “для солидности”. А не только потому, что нужны.

3. Выходные полевые транзисторы практически не потребляют входной ток (только через их ёмкость), так что не нагружают предоконечный каскад. Можно считать, что нагрев предвыходных транзисторов производится только их током покоя.

4. В данном усилителе радиаторы не нужны. Ток транзисторов каскада усиления напряжения порядка 12 мА. Поэтому:

• При напряжении питания +-32 вольт на каждом из транзисторов рассеивается мощность 400 мВт и его перегрев без радиатора составляет 18…20 градусов.
• При напряжении питания +-36 вольт на каждом из транзисторов рассеивается мощность 450 мВт и его перегрев без радиатора составляет 20…25 градусов.
• При напряжении питания +-42 вольт на каждом из транзисторов рассеивается мощность 500 мВт и его перегрев без радиатора составляет 25…30 градусов.
• При напряжении питания +-48 вольт на каждом из транзисторов рассеивается мощность 600 мВт и его перегрев без радиатора составляет 30…35 градусов.

5. А если всё же внутри усилителя слишком жарко (60 градусов внутри – это нехорошо, но можно себе представить и такую ситуацию), то на транзисторы можно поставить простые радиаторы типа “флажок”. Они ставятся в любую сторону, так, чтобы им не мешали другие элементы. С ними перегрев снижается на 20%.

Я от этого усилителя раскачивал выходной каскад лампового усилителя. И питание было +- 65 вольт. Нормально, транзисторы не грелись без радиаторов.

Действительно, на некоторых сайтах опубликованы десятки разных схем. Но давайте разберёмся.

Аналогия. На улицах вы можете видеть много разных автомобилей. Но на самом деле их разнообразие не настолько велико, как кажется.

1. Автомобили одного типа, но разного цвета.
2. Автомобили одного типа, но разного модельного года – новые являются тем же самым, но немого усовершенствованным.
3. Автомобили разных марок, но по сути являющиеся одной моделью. Например: ДЭУ Нексия, Хёндай Акцент, Шевроле Авео, Ниссан Альмера, Тойота Королла, КИА Рио, Рено Меган и ряд других – это одно и то же. Некоторые модели вообще одинаковы и выпускаются компаниями-партнёрами практически по одним и тем же чертежам.

Поэтому если задаться вопросом: «А какой автомобиль лучше и в чём?», то для многих моделей ответ будет таким: «Они одинаковы».

Также и усилители. Вы не обращали внимания, что на сайтах с десятками схем усилителей, сами усилители преподносятся так: «А вот ещё интересная схема!»? А в чём разница меду этими десятками схем? И если какая-то из схем лучше, то выходит, что другая схема хуже? А зачем публиковать ту схему, которая хуже? И как узнать, какая из этих схем хуже, чтобы не делать её?

Вернёмся к аналогии с автомобилями. Многие производители выпускают автомобили одного типа в трёх различных вариантах:

1. Эконом (пример: Мерседес С-classe, Тойота Королла).
2. Бизнес (пример: Мерседес Е-classe, Тойота Авенсис).
3. Люкс (пример: Мерседес S-classe, Тойота Камри).

И этого вполне достаточно, чтобы можно было выбрать себе автомобиль по вкусу и кошельку. Вот примерно так я и ранжирую усилители:

1. Простые и дешёвые, но вполне хорошие. На микросхеме TDA7293. Причём несколько вариантов, как обычные, так и с регулируемым выходным сопротивлением. Почему на микросхеме, а не  на дискретных компонентах? Так проще, дешевле, малогабаритней. Почему именно на этой микросхеме? Она немного лучше, чем LM3886 (по дейташиту и результатам моих исследований), и я лучше её знаю. Поэтому делаю то, что могу сделать лучше.
2. Более качественные, но достаточно простые и доступные для изготовления самостоятельно. Это усилитель с MOSFET транзисторами на выходе. Я планирую опубликовать его несколько улучшенный вариант, больше «заточенный» для обычных колонок, а не для сабвуферов, как этот.
3. Заметно более сложный и дорогой усилитель, но ещё более качественный. Он пока в процессе не столько разработки, сколько в процессе исследований.

Эти усилители построены на современных компонентах и на современных знаниях теории усилителей, поэтому они наверняка превосходят те многие «тоже хорошо звучащие усилители» пятидесятилетней давности, схем которых много на разных интернет-сайтах. Несомненно, там встречаются и усилители, которые весьма хороши и по современным меркам. Но как их отличить от всех остальных?

И главное. На сайте опубликованы мои разработки, в работе которых я уверен. И хорошие параметры которых я неоднократно проверял. И на которые приходят положительные отзывы десятков людей.

Или может лучше использовать две пары транзисторов, соединенные параллельно?

Мощности выходных транзисторов вполне хватает.

 А при параллельном соединении выходных транзисторов возникают свои проблемы. Удлиняются пути больших токов, ведь их надо развести по двум парам транзисторов, находящихся хоть и близко друг к другу, но на заметном расстоянии. При  этом увеличиваются все индуктивности и емкости монтажа. Да и входные емкости двух пар транзисторов будут сильнее нагружать выход каскада усиления напряжения.

На рисунке показана область безопасной работы (ОБР) транзистора IRFP9240, взятая из документации производителя (он слабее, поэтому расчет делаем для него). Для реального музыкального  сигнала, который имеет импульсный характер, в принципе (с некоторыми оговорками) можно пользоваться пунктирной линией 10 мс. Но для большей надежности и возможности работать с любыми сигналами, например с синусоидой, я построил границу ОБР для постоянного тока. Эта граница построена по данным из документации для работы при  повышенной температуре, поэтому достаточно точно соответствует реальным условиям работы транзистора в усилителе.

Синяя линия на рисунке – ОБР транзистора на постоянном токе при температуре корпуса 75…90 градусов.

Зеленая линия – нагрузочная прямая, построенная для напряжения питания усилителя 42 вольта, и активного сопротивления нагрузки 4 Ома. Красная линия – то же самое, но для активно-реактивной нагрузки 4 ома и сдвигом фаз 45 градусов. На самом деле там должен быть эллипс, но так строить проще. Замена эллипса прямой допускается, если есть запас по режиму работы.

На самом деле это пессимистичные линии нагрузки. Источник питания легко выдаст в импульсе ток 10…15 ампер, но не способен выдавать такой ток в течение длительного времени. А мы рассматриваем как раз такую работу усилителя на постоянном токе. В реальности длительный ток источника питания ограничен, и всё происходит немного лучше.

Вертикальная желтая линия отсекает ситуацию, когда напряжение Vds < 4 вольт. Это условие в данном усилителе выполняется всегда: минимальное остаточное падение напряжения на выходных транзисторах усилителя составляет 4,5…5,5 вольт. Введенное ограничение исключает споры о том, можно ли работать в области, ограниченной сопротивлением канала открытого транзистора.

Части нагрузочных прямых, на которых происходит реальная работа, показаны утолщенными линиями. Если эти линии не заходят в область,  залитую желтым цветом, то всё ОК. Так и есть. Мы даже имеем запас в 1,5…2 раза.

Но не нужно воспринимать этот график, как разрешение безалаберно относиться к выходным транзисторам. Хорошо и надежно они будут работать только при установке на радиатор с достаточной площадью охлаждения. И не забывайте использовать теплопроводящую пасту!

Трансформатор имеет одно очень интересное свойство: размер сердечника трансформатора (в идеале) не зависит от мощности трансформатора. Так что в идеальном идеале трансформатор размером 1 кубический сантиметр может передавать мощность 100 киловатт. Почему так не бывает? Дело в том, что сердечник трансформатора не только передает магнитное поле из одной обмотки в другую. Он еще и держит эти  обмотки на себе.

Число витков обмотки трансформатора определяется по  формуле:

где:

W – число витков обмотки;

U – напряжение обмотки;

f – частота тока обмотки;

B – магнитная индукция в сердечнике;

Qca – активная площадь сечения сердечника.

Как видите, число витков обмотки зависит от ее напряжения, частоты тока и некоторых свойств сердечника. А диаметр провода обмотки зависит от  силы тока в этой обмотке. Вспомним: Мощность = Напряжение умножить на Ток. Чем больше мощность трансформатора, тем больше либо число витков обмоток, либо диаметр провода, либо и то и другое вместе.

А ведь эти обмотки должны поместиться на сердечнике! Отсюда и выбирается размер такой сердечника, чтобы все обмотки на  нем поместились. Размер трансформатора зависит исключительно от суммарного размера его обмоток.

В импульсном трансформаторе частоту тока увеличивают примерно в 500…1000 раз. Во столько же снижается число витков (на самом деле число витков снижается не так радикально из-за уменьшения максимальной индукции В высокочастотного ферритового сердечника). Поэтому в импульсном блоке питания трансформатор получается маленьким, легким и дешевым. В результате при одинаковой мощности объем импульсного трансформатора получается в 5 раз меньше, чем «обычного», а вес и стоимость – в 10 раз меньше. Вот и все.

И это ЕДИНСТВЕННОЕ достоинство импульсных блоков питания! В остальном они проигрывают «обыкновенным» линейным.

На самом деле у импульсных БП есть еще одно достоинство: если блок питания стабилизированный, то его КПД намного выше, чем у стабилизированного линейного блока  питания.

А всё остальное – недостатки:

• Повышенные помехи, излучаемые в сеть.
• Повышенные помехи, поступающие в нагрузку.
• Повышенные помехи, излучаемые в окружающее пространство.
• Худшие переходные процессы.
• Худшая работа при малых токах на нагрузку, потребляющую ток сильно изменяющейся величины.
• Худшая работа на нагрузку, потребляющую ток короткими мощными импульсами (все усилители мощности в классе АВ и В).

Последние два недостатка можно сильно уменьшить в блоке питания сложной конструкции.

Так что вопрос применения импульсных блоков питания по большей части экономический. Хотите сэкономить – применяйте. Правда придется потрудиться с разработкой блока питания. Не все импульсные БП, даже заявленные для работы в широком диапазоне токов нагрузки, будут реально хорошо  работать. С другой стороны хорошо – понятие относительное, кого-то устроит, кого-то нет. Те импульсные блоки питания, которые применяются, например, в автомобильных усилителях, работают хуже правильно спроектированных линейных БП. Но многих устраивает. По крайней мере, автовладельцев, имеющих такие усилители, устраивает всех поголовно.

Я импульсные блоки питания не  использую.

Мой друг – разработчик импульсных блоков питания для спецоборудования, в высококачественной аудиотехнике использует только линейные БП.

Я отношусь к этому отрицательно. Если, конечно, речь идёт о высококачественном звуковоспроизведении.

У импульсного блока питания единственные достоинства – малые массогабариты и низкая цена из-за отсутствия дорогого силового трансформатора  на частоту 50 Гц (сейчас медь в обмотках трансформатора гораздо дороже кремния в микросхемах). Выиграв в этом, проигрывают во всём остальном. Главные недостатки:

• Помехи. От них избавиться очень сложно. Учитывая, что в современных хороших усилителях искажения составляют до 0,001%, то помехи, проникающие из источника, должны быть ослаблены не меньше. Т.е. в 100 тысяч раз как минимум. Это и по питанию, и по “эфиру” – индуктивная и ёмкостная связи, радиоволны: помехи высокочастотные, поэтому легко распространяются.
• Высокочастотные помехи легче перегружают усилитель, чем помехи с частотой сети от “обычного” (линейного) блока питания.
• Импульсные источники простой конструкции плохо работают на такую нагрузку, как усилитель. В нём ток потребления меняется быстро и в широких пределах. Получаем плохое питание, значит плохую работу усилителя. А выдать однократно и кратковременно огромный ток, как это могут делать линейные источники, они вообще неспособны. Поэтому в паре «усилитель – импульсный БП» причиной ограничения максимальной скорости нарастания выходного напряжения практически всегда является именно источник питания. Усилитель и способен выдать в нагрузку импульс тока, но источник питания такой импульс просто не может обеспечить.

Зато импульсные источники питания простые и дешёвые, поэтому на них можно сэкономить, что и делают производители. Даже в Hi-End. Ведь разговоры о том, что “Миссия нашей компании – донести до слушателя непревзойдённый звук” – это маркетинг. И о том, что подобные слова надо писать на сайте и в рекламном буклете, написано на первой странице любого учебника по маркетингу. А в реальности назначение любого бизнеса – зарабатывать себе деньги. И чем дешевле блок питания, тем больше прибыль.

Габаритная мощность трансформатора – это довольно условное понятие, применяющееся при расчете трансформатора.

Согласно теории магнитных цепей, геометрические размеры сердечника трансформатора не зависят от напряжений, токов и мощности трансформатора. Однако число витков обмотки и диаметр провода пропорциональны соответственно напряжению и току в этой обмотке. Поэтому размер сердечника должен быть такой, чтобы обмотки поместились на нем, но не слишком большим. То есть существует взаимосвязь между мощностью трансформатора и размерами его сердечника (по размерам обмоток), и такие вот размеры и называются габаритной мощностью.

Так что габаритная мощность трансформатора на деле равна «обычной» мощности.

Термин «габаритная» относится к процессу расчета трансформатора. Исходя из габаритной мощности подбирается сердечник, и проектируются обмотки. Но реальный трансформатор после своего изготовления может иметь другую мощность (обычно больше, редко когда чуть-чуть меньше).

Например, нам нужен трансформатор мощностью 76 Вт. Габаритная мощность как раз и составляет 76 Вт и по ней производится расчет: определяется материал и тип сердечника, сечения проводов обмоток, числа витков обмоток. Но сердечники трансформаторов бывают не любых размеров, а только стандартных. Допустим, некоторый сердечник позволяет сделать на нем трансформатор мощностью (это ориентировочная габаритная мощность сердечника, хотя такого термина не существует) 70 Вт. Нам это не подходит. Тогда выбираем сердечник большего размера. А на  нем можно получить трансформатор мощностью 85 Вт. И в реальности так обычно и делают (серийно – всегда).

То есть при необходимой нам мощности трансформатора  76 Вт, мы берем это число за основу расчета в качестве габаритной мощности, и получаем трансформатор реальной мощности. В просторечии под габаритной мощностью трансформатора иногда подразумевают ориентировочную мощность трансформатора, исходя из его габаритов. Это когда мощность трансформатора не известна.

В сетевом фильтре можно использовать практически любые дроссели на ферритовом сердечнике. Современные дроссели на сердечнике в форме гантели (как на фото внизу страницы по ссылке) вполне подходящие. Главное, чтобы их индуктивность была не менее 30…100 мкГн и рабочий ток раза в два-три больше, чем максимальный ток нагрузки. К сожалению, несмотря на большой ассортимент таких дросселей, в продаже есть далеко не все. Что касается дросселей на схеме, то их данные я записывал со слов продавца, так что возможно, что и вправду, именно такое сочетание индуктивности и максимального тока не выпускается. Близкие по номиналу катушки есть в ассортименте таких компаний, как Bourns, Kemet, Murata, Vishay.

В принципе можно. Но возникают две большие  проблемы.

1. В этом случае схема софтстарта питается от защищаемого источника. Работа софтстарта состоит в снижении и ограничении напряжения главного источника питания. Поэтому возникает опасность, что при таком пониженном напряжении питания  реле софтстарта не включится, и схема не перейдет в номинальный режим работы. Значит, нужно подавать на  софтстарт напряжение с запасом, чтобы реле наверняка сработало.

2. Питание схемы софтстарта в этом случае придется производить либо от общей сравнительно высоковольтной обмотки главного трансформатора. И возникнет задача стабилизации напряжения на схеме софтстарта. Что в сочетании с довольно большим током реле приведет к довольно большой рассеиваемой этим стабилизатором мощности и его  нагреву. Частично снизить нагрев можно используя реле на 24 вольта.

Либо питать схему софтстарта от отдельной обмотки главного трансформатора. Значит, такая обмотка должна быть. Но и в этом случае может  потребоваться стабилизатор питания схемы софтстарта, так как когда главный трансформатор выйдет на рабочий режим, напряжение в этой отдельной обмотки превысит номинальное чуть ли не в два раза. И снова сталкиваемся с проблемой значительной выделяемой мощности в блоке питания софтстарта.

Поэтому проще для схемы софтстарта использовать свой собственный блок питания. Если у вас заранее известен ток реле, то можно использовать  бестрансформаторный блок питания с балластным конденсатором.

И еще. Хорошая практика – делать системы безопасности полностью независимыми от того объекта, чью безопасность они обеспечивают.

В блоке питания необязательно – мало чем помогут, но не повредят. На плате усилителя обязательно, емкостью не менее 0,1 мкФ (а лучше порядка 1 мкФ) и поближе к оконечным транзисторам.

Главное – не переусердствовать и подходить ко всему разумно.

Плавающая земля делается не от хорошей жизни, поэтому в ней много минусов. Но поскольку работать надо, даже в таких плохих условиях (когда вынуждены её применять), то есть приёмы, как сделать всё правильно. Чтобы с плавающей землёй работало почти так же хорошо, как и с “настоящей”.

Обычно есть возможность сделать настоящую “правильную” землю. И я настаиваю именно на таком варианте – это доступно, несложно и хорошо. Поэтому я и не пишу про плавающую землю, что с ней хуже и сложнее. Это примерно как резиновая женщина – если есть настоящая, то про резиновую и не думают.

В статье про блок питания Вы писали: «сечение проводов должно быть порядка 0,5…1,5 мм2 (сетевого 0,25…0,5 мм2)». Не совсем понятно каких проводов? Сетевого — это те которые 220 Вольт? А вообще какого сечения должны быть провода для питания самого усилителя?

Дело в том, что производители и продавцы кабелей, а также люди, которые самоутверждаются, выдавая себя за “аудиогуру”, продвигают идеи, что все провода должны быть толщиной если не с ногу, то по крайней мере с руку. Это не так. Поэтому я и написал эти рекомендации по “более научному” выбору сечения проводов.

Провода, идущие от блока питания к усилителю должны иметь сечение 0,5…1,5 мм2. Это зависит от мощности усилителя и длины проводов, чем больше – тем больше сечение. Но использовать провод больше 1,5 мм2 нет большого смысла (если только блок питания не является выносным) – всё равно на плате усилителя есть конденсаторы, которые достаточно хорошо устраняют влияние этих проводов, поэтому дальнейшее увеличение их сечения не даст никакого улучшения. А вот прокладка и подключение проводов большого сечения заметно сложнее.

Помните, что до кабеля (в блоке питания) и после кабеля (в усилителе) ток протекает по печатным проводникам, имеющим сечение в десятки раз меньшее, чем сечение соединительных проводов. А значит и более высокое сопротивление. Сопротивления дорожек печатной платы и соединительных проводов складываются, и если даже соединительные провода будут толщиной с руку, дорожки на печатной плате всё равно останутся тонкими!

Гораздо важнее, чем чрезмерно увеличивать толщину проводов, соблюдать правила монтажа:

• к каждому каналу усилителя от блока питания должке идти свой отдельный набор проводов;
• эти провода должны быть расположены вплотную друг к другу, например, слегка скручены или сплетены в “косичку” (но не тугую, чтобы от этого не возросла сильно длина проводов);
• провода к плате желательно надёжно припаивать, а не использовать зажимы.

Сетевой провод – это тот, которым подключают усилитель в сеть, в розетку. Его сечение 0,25…0,5 мм2 вполне достаточно. Важно, чтобы он имел качественную изоляцию, рассчитанную на сетевое напряжение. Такую изоляцию имеют все промышленные провода, предназначенные для передачи сетевого напряжения 220 вольт. Очень хороши кабели, какими подключаются к сети компьютеры, но они более толстые, что не всегда удобно.

Помните, в сетевом проводе самое главное – его надёжность и безопасность. На звук он на самом деле не влияет! Конечно если это “нормальный” электрический кабель, а не какое-нибудь дизайнерское или паранормальное изделие. Толщина сетевого кабеля – это больше фактор удобства пользования, чем технический.

Вопрос: В теории и идеале выходное усилителя и входное динамика должны быть равны. Допустим головки восьмиомные, значит и выходное сопротивление усилителя должно быть равно восемь ом. Но в самой колонке стоит на входе фильтр, как в таком случае согласовывать выход усилителя и самой колонки?

Это какая-то неправильная теория. Тот самый электрически согласованный режим, который подразумевает равенство сопротивлений – это специфическое энергетическое понятие. Его применение в нужных местах приносит очень много пользы. Но для системы усилитель – колонки он неприменим. Точнее, применим только таким образом: Если мы хотим узнать, в какой ситуации на транзисторе выделяется максимальная мощность, вот тогда мы применяем этот режим: если “сопротивление” транзистора равно сопротивлению нагрузки, то мощность на транзисторе максимальна и равна

U питания ^2 / (4 * R нагрузки).

Работа системы усилитель – нагрузка основана на том, что усилитель является для нагрузки источником напряжения. То сеть его выходное сопротивление равно нулю. Или примерно равно нулю. На самом деле выходное сопротивление усилителя может быть и больше, но его взаимодействие с нагрузкой при этом усложняется. Да и колонки не рассчитаны на большое выходное сопротивление усилителя – их фильтры и сами динамики начинают работать нештатно.

Так что главная идея усилителя – выдать на нагрузку напряжение требуемой формы и величины. Так, чтобы это напряжение ни от чего не зависело бы, а формой точь-в-точь повторяло форму входного сигнала. Тогда сигнал на нагрузке будет точно таким же, как и тот сигнал, который получился при записи звука. И есть надежда, что если колонки сработают отлично, то и форма результирующей звуковой волны будет точно такая, как была при записи. Но это уже проблема колонок – наша задача дать колонкам идеальное напряжение.

На самом деле есть ситуации, когда желательно повысить выходное сопротивление усилителя. Вот для таких случаев в некоторых моих усилителях выходное сопротивление возможно повышать. Самое главное в этих случаях – получить не просто повышенное выходное сопротивление, а выходное сопротивление строго заданной величины. Это возможно, если правильно рассчитать обратную связь в усилителе.

Есть, и целых две:

1. Чёрный радиатор намного красивее.
2. Чернение на поверхности радиатора является изолятором. Надёжность такой изоляции невысокая, но при случайном кратковременном прикосновении к чернённому радиатору проводом, замыкания скорее всего не будет.

Часто пишут о том, что чернённый радиатор, являясь физически чёрным телом, лучше рассеивает тепло, так как наряду с конвекцией он отдаёт тепло излучением. Это в принципе верно. Но есть нюанс: в реальности отдача тепла излучением практически не работает, так что эффективность чернённого и блестящего радиаторов практически одинакова.

Есть целый ряд причин, почему отдача тепла излучением для радиатора практически неактуальна. Я планирую в скором времени написать про это статью.

В этом нет смысла. Однотипные транзисторы ставили на выход в прошлом веке, только потому, что хороших мощных комплементарных транзисторов тогда просто не существовало. Вот и приходилось выкручиваться и слегка извращаться, устанавливая на выход однотипные транзисторы.
В схеме с однотипными транзисторами один из выходников работает повторителем в наилучшем для него режиме. А второй включён усилителем со стопроцентной ООС. При этом его частотный диапазон более узкий, на ВЧ происходит рост искажений и выходного сопротивления, больше проходная ёмкость и более высокая склонность к возбуждению. Так что мало того, что схема становится сильно несимметричной, она ещё и ухудшается. Плюс добавляется проблем с обеспечением работы однотипных выходников. Предвыходной каскад приходится конструировать в расчёте не на самую лучшую работу, а чтобы он обеспечивал выходники.
Отсюда и большое количество разных схем усилителей с однотипными транзисторами на выходе, потому что в них не столько борются за хороший звук, сколько борются с недостатками такого выходного каскада. Каждый своим способом. А единственного самого лучшего способа просто не существует.

Всё это исследовал еще Д. Селф году так в 1995.

Тот факт, что что-то подобное существует до сих пор – это либо маркетинговые уловки: надо всё время держать покупателя в тонусе и в нашем обществе потребления предлагать покупателю что-то новое. А настоящего нового не придумали, вот и возвращаются к старью. Ну и во-вторых, кто-то до сих пор делает старые схемы, т.к. на самом деле экономит на разработке (какие бы правильные рекламные слова они при этом не говорили).

Для большей наглядности приведу аналогию с автомобилями. Наши Жигули ВАЗ2101 – это копия Fiat 124, получившего в 1967 году в Европе титул Лучший автомобиль года. Согласитесь ли вы поменять свою “самую обычную, ничуть не лучшую” КИА выпуска 2017 года на этот “лучший в Европе автомобиль”? Наверное нет. Сегодняшний “самый обычный” автомобиль намного лучше “самого лучшего” автомобиля того времени. Точно также и с усилителями.

Как таковой расчёт этого сопротивления не существует. Одна лишь чёрная магия.

На самом деле это сопротивление выбирают, исходя из некоторых общих предположений, а потом уточняют экспериментально. По любому, в каждом конкретном случае резистор разделения земли получается своего сопротивления, совершенно не похожий на другие конструкции.

В любом случае есть некоторое максимальное значение резистора, превышать которое нельзя. Например, в моём усилителе на TDA7294/TDA7293 сопротивления резистора разделения земли рекомендовано 1…1,5 ома. Максимальное 3,3 ома. Если сопротивление увеличить сильнее, усилитель будет работать неустойчиво.

В триампинге для каждого громкоговорителя используется отдельный усилитель со своей полосой пропускания: низкие, средние и высокие частоты.

На самом деле порядок каждого из фильтров определяется динамиком и общей конструкцией колонки. Для этого требуются предварительные расчеты, измерения, снова расчеты и снова измерения. Но проще всего и с наименьшими ошибками (если делать “вслепую” – без многочисленных и разнообразных измерений) применять фильтры 3-го порядка с аппроксимацией по Баттерворту. В идеальной ситуации они дают ровную АЧХ.

Достоинства:

• синфазное включение динамиков;
• одинаковая частота среза фильтров НЧ и ВЧ;
• ровная суммарная АЧХ (если динамики более-менее подходят для простой совместной работы);
• резкий спад АЧХ в полосе затухания, что защищает динамики от работы на “чужой” частоте и уменьшает полосу совместного звучания, где как раз и проявляются неприятные эффекты, устраняемые при измерениях.

Недостатки:

• трудно перестраивать частоту среза фильтра.

Транзистор-термодатчик применяют для того чтобы в процессе работы усилителя снизить нагрев выходных транзисторов и предотвратить (насколько получится) возможный выход их из строя. Он устанавливается либо на один из выходных транзисторов, либо на радиатор и работает так: при нагреве выходных транзисторов снижается их ток покоя. При этом немного уменьшается выделяемая на них мощность, а значит и их температура. Эффективность такой регулировки невысока, и регулировка тем эффективнее, чем изначально больше ток покоя выходных транзисторов. Но, тем не менее, такая регулировка необходима – она предотвращает саморазогрев выходных транзисторов. Это очень актуально для биполярных транзисторов. Для полевых – актуально в меньшей степени: они не подвержены саморазогреву до катастрофических температур, но всё же такая регулировка для них полезна.

Куда лучше устанавливать транзистор – термодатчик? Одного единственного, самого лучшего места не существует. Главное, чтобы этот транзистор нагревался теплом выходных транзисторов и позволял отслеживать их температуру. Существует два наиболее подходящих места для транзистора-термодатчика. Каждое из них имеет свои особенности.

1. Радиатор. Температура радиатора всегда меньше, чем температура выходного транзистора. Именно поэтому радиатор охлаждает транзисторы – тепло  передаётся от более горячего тела к более холодному. Кроме того, радиатор обладает большой тепловой инерцией – выходные транзисторы вдруг резко нагрелись, а радиатор ещё не повысил свою температуру. Поэтому регулировка тока покоя выходных транзисторов происходит «мягко» и в небольших пределах. Система регулировки практически не вмешивается в работу усилителя и в наименьшей степени влияет на звук. Устанавливать транзистор-термодатчик на радиатор выгодно, если риск перегрева транзисторов отсутствует.

Важно! Регулирующий транзистор может иметь металлический корпус. Такой транзистор должен быть электрически изолирован от радиатора! А эта изоляция в ещё большей степени уменьшает как чувствительность, так и быстродействие системы регулирования тока покоя выходных транзисторов.

2. Транзистор-термодатчик можно установить непосредственно на выходной транзистор, если позволяет конструкция корпуса. Тогда термодатчик быстрее и точнее отслеживает температуру выходных транзисторов (она практически одинаковая) – температура передаётся на термодатчик непосредственно. Такое решение эффективно, если есть риск перегреть транзисторы при работе на большой выходной мощности в условиях недостаточного охлаждения. Плюс, если корпус выходного транзистора пластиковый, нет необходимости в изоляции транзистора-термодатчика.

Так что принципиальной разницы в месте установки термодатчика не существует, выбирайте тот вариант, который вам более удобен.

Шунтирующие конденсаторы улучшают работу электролитических конденсаторов на высоких частотах. Лучше всего использовать лавсановые (майларовые): они обладают хорошими свойствами, доступны, дешевы и малогабаритны. Пленочные конденсаторы с другим диэлектриком при тех же размерах будут иметь гораздо меньшую емкость, а емкость здесь – это главный фактор. Попытка установить конденсатор с другим диэлектриком и емкостью нужной величины приведет к тому, что конденсатор будет иметь большой размер. Его придется размещать вне платы, присоединяя выводы при помощи проводов. Сопротивление и индуктивность этих проводов сильно ухудшат работу конденсатора. Так что вместо выгоды от применения конденсаторов с диэлектриком лучшего типа, получится вред от недостаточно хорошей работы этих конденсаторов.

Про частотные свойства электролитических конденсаторов и влияние соединительных проводов смотри Массив конденсаторов.

Да, можно.

Расстояние между платой и усилителем не должно быть меньше 4…5 миллиметров. Следите за тем, чтобы выводы деталей, которые могут торчать из платы снизу, не касались радиатора.

И нужно сформовать выводы транзисторов так, чтобы они ложились на радиатор горизонтально и без усилий.

Всё зависит от уровня вашего оптимизма. Если усилитель выходит из строя таким образом, что один из выходных транзисторов пробивается, то на колонку попадает напряжение питания. Колонка сгорает. Обычно быстрее, чем сгорит предохранитель. Такая авария редкая, чаще транзистор как раз наоборот – перестаёт проводить ток. Но вполне возможная. В точки зрения надёжности лучше защиту использовать. Вы же знаете про закон подлости?

Чем в более жёстких условиях работает усилитель, и чем меньше опыта у того, кто этот усилитель изготовил, тем больше шансов на то, что усилитель выйдет из строя. И на то, что при этом сгорят колонки.

А самое главное, что блок защиты колонок простой и недорогой, и никому не мешает. Так что с ним надёжнее. Хотя существует множество промышленных усилителей без защиты громкоговорителей.

Все верно. Чем больше по размерам петля ООС, тем больше она ловит всякие помехи. Как антенна. Плюс индуктивность проводников. Плюс проводники образуют обкладки конденсатора, чем больше их длина, тем больше паразитная емкость с элементами схемы. А все помехи, которые наводятся на  цепь ООС, прикладываются ко входу усилителя и усиливаются им.

Но с другой стороны:

1. Проводники цепи ООС несколько сантиметров длиной, особенно грамотно расположенные, никакого  вреда не принесут.
2. Следует учитывать размеры элементов цепи ООС. Если резистор имеет длину 15 мм, то разница в длине проводника, подходящего к нему: будет это 2 мм, либо 10 мм – уже не важно.
3. Попытка притулить цепь ООС прямо к микросхеме может привести ко многим бедам:

• наводки тока выходного каскада микросхемы в цепь ООС;
• наводки от цепей, подключенных к другим выводам микросхемы, и расположенных рядом с цепью ООС;
• нагрев элементов цепи ООС от горячей микросхемы и изменение их параметров от температуры;
• емкостная связь цепи ООС с радиатором;
• цепь ООС, расположенная возле микросхемы, мешает правильно развести другие цепи.

Поэтому не нужно впадать в крайности, все должно  быть разумно. Минимум физических размеров сам по себе ничего не значит. Усилитель – это система, поэтому подходить к его проектированию следует комплексно.

Но это ни в коем случае не значит, что цепь ООС можно пускать в обход всей платы. Каждый раз при  проектировании печатной платы для усилителя решается задача оптимизации трассировки, учитывая всё описанное выше и многое другое. Для примера можете посмотреть, как расположены цепи ООС на  моих усилителях.

Другое название – цифровые усилители, хоть и не совсем верное.

Их смысл – высокий КПД. Это экономия энергии в устройствах с батарейным питанием (смартфон),  меньший нагрев аппаратуры, её компактность. Примеры:

1. Плоские телевизоры. Там просто негде размещать большой радиатор линейного усилителя, да и воздушные потоки слабые и уже “заняты” отводом тепла от других блоков. Так что с линейным УМЗЧ компактного ТВ не сделаешь.
2. Смартфоны и тому подобное. Там не только надо, чтобы не грелось, но и экономить энергию батареи.
3. Аналогично Bluetooth бумбоксы для усиления музыки со смартфонов.
4. Концертные усилители, когда нужно озвучить целый стадион: раньше они грелись как десяток утюгов, сейчас – по-божески, несмотря на отдаваемые киловатты.

То есть, главная цель – высокий КПД. А уж какой звук получится… Сейчас в повышении качества звука есть заметный прогресс, но до действительно высокого качества классу D ещё расти и расти.

В первых таких усилителях звук был очень плохой. С развитием интегральных технологий, появились микросхемы (очень сложной конструкции), довольно хорошо управляющие такими усилителями. И заметно улучшились выходные транзисторы (в некоторых микросхемах они встроенные). Но все равно, качество усилителей класса D остаётся ниже действительно хороших линейных усилителей. В сабвуферах искажения класса D небольшие (на низких частотах), поэтому в сабвуферах применение таких усилителей оправдано. Особенно встраиваемых в активные сабы. Что касается усилителей полного спектра (“обычных”), то сейчас класс D применяют даже в Hi-End усилителях. Не потому, что они хорошо звучат, а потому, что это экономически выгодно. А продать такую халтуру лохам поможет мощная и агрессивная реклама. В в промышленном Hi-End вложения в рекламу примерно на порядок больше, чем в себестоимость усилителя. А учитывая, что за последние лет 20 вся техника сильно опопсела, то класс D сейчас не испытывает значительной конкуренции и продвигается маркетингом.

Да, ещё один важный момент. Те методы измерения  искажений, что сейчас применяются, рассчитаны на другие физические принципы возникновения искажений. На «естественные». Поэтому к «цифровым» усилителям они не применимы. В смысле – измерения выдают какие-то цифры, но эти цифры очень слабо связаны с качеством звучания. Как измерять искажения в усилителях класса D я не знаю. И не знаю, существуют ли такие надёжные методы, или нет. Поэтому тут легко обманывать покупателя красивыми числами при измерении THD. Да, числа получаются красивые, но бессмысленные.

В общем, сравните стратегии разработки аппаратуры:

1. Получить максимальное качество звука. При этом постараться, чтобы цена была терпимая (Hi-Fi), либо вообще любой ценой («честный» Hi-End).
2. Получить максимальный КПД, при котором гораздо меньше проблем с отводом тепла от усилителя, можно не заботиться о корпусах, радиаторах, воздушных потоках и прочем. А звук – какой получится.

Я – сторонник первой стратегии, поэтому второй вообще не занимаюсь.

Коэффициент усиления усилителя (Ку) – это отношение напряжения на выходе (на нагрузке) к вызвавшему его появление входному напряжению. Ку=30 означает, что если на вход усилителя подать напряжение сигнала 1 вольт, то на выходе будет 30 вольт. Если это амплитудное то есть максимальное значение (ещё используют действующее значение, для синусоиды оно в 1,41 раз ниже), то 30 вольт даст мощность на нагрузке 8 ом – 55 Вт, в на нагрузке 4 ома – 110 Вт.

Обычно на выходе CD проигрывателя и звуковых карт компьютера максимальное напряжение больше одного вольта, поэтому при подключении их “напрямую” к усилителю получается огромная громкость и перегрузка. Чтобы всё работало хорошо, входное напряжение надо ослаблять регулятором громкости до желаемой величины (это делают на слух). То есть, Ку=30 вполне хватает для любого источника сигнала, громкость на выходе получается достаточной.

Коэффициент усиления усилителя задаётся при его проектировании и регулируется глубиной отрицательной обратной связи (ООС). Чем глубже ООС, тем меньше Ку, зато меньше и искажения. И наоборот. Там есть ещё другие проблемы, но главное в том, что слишком большой и слишком маленький Ку – это плохо. Его оптимальные значения обычно лежат в пределах 20…35 раз. Чем больше Ку, тем больше максимальная громкость при одном и том же источнике сигнала. Но эта громкость обычно получается слишком большой, аж до перегрузки, поэтому делать Ку больше обычно не имеет смысла. Крайне редко встречаются источники сигнала с очень маленьким выходным напряжением. При подключении к усилителю мощности через регулятор громкости, они звучат тихо даже при максимальном положении регулятора. В этом случае для того, чтобы получить большую громкость требуется предусилитель с дополнительным усилением сигнала.