Сделай сам: два усилителя на германиевых транзисторах

В своих архивах мы отыскали пару не слишком сложных, но очень музыкальных усилителей от Жана Цихисели, которые при желании может повторить любой радиолюбитель-меломан. Ниже приведены не только схемы с номиналами, но и рекомендованные элементы для постройки. Однако сразу обратим на главную особенность этих разработок – на применение в тракте особых полупроводников.

Почему германий?

Сейчас такие транзисторы не выпускаются ни в одной стране, и о них уже вспоминают крайне редко. А зря. Именно германий произвел настоящий переворот в радиотехнике – первые транзисторы были вовсе не кремниевыми. К слову, для применения в аудиотехнике преимущества кремния абсолютно неочевидны, тогда как свойства германия, наоборот, крайне привлекательны. Убедиться в этом можно, сравнив базовые физические и электрические свойства обоих элементов (разработчик усилителей Жан Цихисели их приводил, в частности, здесь).

Если коротко, то германий является гораздо лучшим «проводником», чем кремний – подвижность электронов и дырок, продолжительность жизни электронов, длина свободного пробега электронов и дырок у него значительно выше, а ширина запрещенной зоны ниже, чем у кремния.

Принципы

Перед рассмотрением схем усилителей на германиевых полупроводниках приведем несколько принципов, соблюдение которых исключительно важно для получения действительно высокого качества звучания.

1. В схеме усилителя не должно быть ни одного кремниевого полупроводника.
2. Монтаж производится объемным навесным способом, с максимальным использованием выводов самих деталей. Печатные платы значительно ухудшают звучание.
3. Количество транзисторов в усилителе должно быть минимально возможным.
4. Транзисторы следует отбирать попарно не только для верхнего и нижнего плеча выходного каскада, но и для обоих каналов. Стало быть, придется отобрать по 4 экземпляра с возможно близкими значениями h21э (не менее 100) и минимальным Iко.
5. Сердечник силового трансформатора изготавливается из пластин Ш с сечением не менее 15 см2. Очень желательно предусмотреть экранную обмотку, которую следует заземлить.
6. А еще придется поискать для блока питания 4 германиевых диода Д305. Другие категорически не рекомендуются. Соединяем их мостом, шунтируем слюдой КСО по 0,01 мкФ, а затем ставим 8 конденсаторов 1000 мкФ X 63 В (те же К50-29 или Philips), которые тоже шунтируем слюдой. Кстати, если наращивать эту емкость, то тональный баланс будет уходить вниз, в звучании будет меньше воздуха. Можете поэкспериментировать.

Теперь, собственно, сами усилители. Параметры примерно одинаковы: выходная мощность 20 Вт на нагрузке 4 Ом при искажениях 0,1 — 0,2%.

Схема №1, минималистская

Сопротивления: R1, 10k, переменное, ALPS тип A // R2, 68k, подстроечное, CП4-1 // R3, 3k9, 1/4 w, ВС или С1-4 // R4, 200, 1/4 w, ВС или С1-4 // R5, 2k, 1/4 w, ВС или С1-4 // R6, 100, 1/4 w, ВС или С1-4 // R7, 47, 1 w, ВС или С1-4 // R8 и R9, 39, 1 w, ВС или С1-4 // R10 и R11, 1, 5 w, проволочные, С5 — 16МВ // R12, 10k, 1/4 w, ВС или С1-4 // R13, 20, 1/4 w, ВС или С1-4, подбирается при настройке Конденсаторы: С1, 47 мкФ х 16, ВК50-29 или Philips // С2, 100 мкФ х 63 В, ВК50-29 или Philips // С3, 1000 пФ, КСО или СГМ // С4, 220 мкФ х 16, ВК50-29 или Philips // С5, 330 пФ, КСО или СГМ, подбирается при настройке // С6, 1000 мкФ х 63, ВК50-29 или Philips // С7, 4 х 1000 мкФ х 63 В, ВК50-29 или Philips Полупроводники: VD1 и VD2 - Д311 // VT1 и VT2 - ГТ402Г // VT3 - ГТ404Г // VT4 и VT5 - П214В

Такая схемотехника была весьма популярна в шестидесятые годы. Жан считает, что это чуть ли не единственная конфигурация бестрансформаторного усилителя, соответствующая аудиофильским канонам.

Настройка усилителя весьма проста. Сначала устанавливаем резистором R2 половину напряжения питания на «минусе» конденсатора С7. Затем подбираем R13 так, чтобы миллиамперметр, включенный в коллекторную цепь выходных транзисторов, показал ток покоя 40 — 50 мА, не больше. При подаче сигнала на вход следует убедиться в отсутствии самовозбуждения, хотя оно и маловероятно. Если все же на экране осциллографа заметны признаки ВЧ-генерации, попробуйте увеличить емкость конденсатора С5. Для устойчивой работы усилителя при изменении температуры диоды VD1, 2, должны быть смазаны теплопроводной пастой и прижаты к одному из выходных транзисторов. Последние устанавливаются на теплоотводах площадью не менее 200 см2.

Схема №2, усовершенствованная

Сопротивления: R1, 10k, переменное, ALPS тип A // R2, 68k, подстроечное, CП4-1 // R3, 3k9, 1/4 w, ВС или С1-4 // R4, 200, 1/4 w, ВС или С1-4 // R5, 2k, 1/4 w, ВС или С1-4 // R6, 100, 1/4 w, ВС или С1-4 // R7, 47, 1 w, ВС или С1-4 // R8, 20, 1/4 w, ВС или С1-4, подбирается при настройке // R9, 82, 1 w, ВС или С1-4 // R10— R13, 2, 5 w, проволочные, С5 — 16МВ // R14, 10k, 1/4 w, ВС, С1-4 Конденсаторы: С1, 47 мкФ х 16 В, К50-29 или Philips // С2, 100 мкФ х 63 В, К50-29 или Philips // С3, 1000 мкФ х 63 В, К50-29 или Philips // С4, 1000 пФ, КСО или СГМ // С5, 220 мкФ х 16 В, К50-29 или Philips // С6, 4 х 1000 мкФ х 63 В, К50-29 или Philips // С7, 330 пФ, КСО или СГМ, подбирается при настройке Полупроводники: VD1 и VD2 – Д311 // VT1 и VT2 – ГТ404Г // VT3 - ГТ402Г // VT4 и VT6 - ГТ705Д // VT5 и VT7- ГТ703Д

В первой схеме был квазикомплементарный выходной каскад, поскольку промышленность 60 лет назад не выпускала мощных германиевых транзисторов со структурой n-p-n. Комплементарные пары ГТ703 (p-n-p) и ГТ705 (n-p-n) появились лишь в 70-х, что позволило усовершенствовать схему выходного каскада. Но мир далек от совершенства — у перечисленных выше типов максимальный ток коллектора всего 3,5 А (у П217В Iк max = 7,5 A). Поэтому применить их в схеме можно, лишь поставив по два в плечо. Этим, собственно, и отличается №2, разве что полярность блока питания противоположна. И усилитель напряжения (VT1), соответственно, реализован на транзисторе другой проводимости.

Настраивается схема точно так же, даже ток покоя выходного каскада такой же.

Мнение редакции

Где-то лет двадцать назад мы слушали у Жана прототип усилителя по схеме №1. Первое впечатление — необычно. Звучание отчасти транзисторное (хороший контроль нагрузки, четкий бас, убедительный драйв), отчасти ламповое (отсутствие жесткости, воздух, деликатность, если хотите). Усилитель заводит, но не раздражает назойливостью. Мощности хватает, чтобы без малейших признаков клиппинга раскачать до невыносимой громкости напольную акустику с чувствительностью 90 дБ. Что интересно — тональный баланс на разных уровнях почти не меняется.

Это результат продуманной конструкции и тщательно подобранных деталей. Учитывая, что комплект транзисторов обойдется совсем недорого (хотя, если не очень повезет, для подбора пар может потребоваться несколько десятков, смотря какая партия попадется), не экономьте на других элементах, особенно конденсаторах.