Есть ли преимущества в использовании полевых транзисторов?
Если говорить о звучании усиленной фонограммы и о восприятии её слушателем, то выяснится, что коэффициент нелинейных искажений не связан напрямую с качеством звучания. Есть довольно большое количество схем и законченных конструкций усилителей с ничтожно малыми значениями THD, которые просто «не звучат».
Если подойти к этому вопросу не только обращая внимание на цифры, то мы упрёмся в гармоники. И окажется, что очень важно, какие гармоники вносят искажения. Искажение на одних воспринимается слушателем как так называемый «тёплый звук», а на других «режет слух».
Этим и объясняется довольно большие значения THD у ламповых схем, но это вовсе не мешает им быть довольно популярными среди «аудиофилов».
С технической точки зрения, можно расставить характеристики усилителя по влиянию на звук в следующем порядке: скорость нарастания сигнала, равномерность АЧХ, THD.
Направление в схемотехнике усилителей на полевых транзисторах одно из самых молодых и берёт своё начало с 70-х годов прошлого века, когда появились первые подходящие модели мощных транзисторов.
Чисто с технической точки зрения использование в выходном каскаде mosfet предполагает одни плюсы:
1. Полевой транзистор имеет большое входное сопротивление и управляется напряжением, поэтому как минимум один каскад «драйверных» транзисторов сразу отпадает в сравнении с биполярным транзистором.
2. Коэффициент усиления по току у полевого транзистора выше чем у биполярного т.е. при идентичном включении итоговую мощность можно получить больше.
3. Скорость перехода между состояниями проводимости у mosfet всегда выше чем у его биполярных транзисторов.
Выпускаются специальные mosfet-транзисторы для применения в выходных каскадах УМЗЧ. Среди наиболее распространённых это 2SK1529/2SJ200 от Toshiba, BUZ900P/BUZ905P от Magnatec и 2SK1058/2SJ162 от Hitachi.
Помимо аудио транзисторов, применяются в усилителях и силовые переключательные, некоторые экземпляры из которых показывают неплохие результаты. Самой популярной такой комплементарной парой стала IRFP240/IRFP9240 от IR.
В ниже представленной схеме в выходном каскаде как раз использована пара IRFP240/IRFP9240, на которой, на мой взгляд, удалось получить довольно неплохое звучание при общей простоте и дешевизне схемы.
Схема электрическая
Технические характеристики:
- Режим работы выходного каскада – AB;
- Начальный ток (ток покоя) – 100…150 мА;
- Напряжение питания – ±45 В;
- Неравномерность частотной характеристики, дБ, не более, в диапазоне 20…20000 Гц – 1;
Номинальное входное напряжение – 1 В; - Номинальная выходная мощность (4 Ом) – 97 Вт;
- THD при номинальной выходной мощности (97 Вт) на частотах:
1 кГц – 0,1%;
20 кГц – 0,2%.
В качестве входного использован дифференциальный усилитель на транзисторах VT1VT3. Источником тока для которого служит транзистор VT2. Для большей стабильности в цепи базы VT2 использован транзистор VT4 с цепочкой R8R11C5.
Балансир на потенциометре R6 позволяет скомпенсировать разброс параметров электронных компонентов и получить стабильное нулевое постоянное напряжение на выходе усилителя в отсутствие входного сигнала.
С нагрузочных сопротивлений R4R7 дифференциального каскада полезный и отработанный ООС сигнал поступает на усилитель напряжения VT5VT8 нагрузками которых являются VT6 в диодном включении и VT7.
С подстроечного сопротивления R15, которое позволяет корректировать начальный ток выходного каскада, через ограничительные резисторы R17R18 усиленный по амплитуде сигнал поступает на затворы оконечного каскада – усилителя мощности - VT9VT10.
Общий коэффициент усиления задаётся цепью ООС на R10 и R9C3C4.
Конструкция
Чертёж печатной платы показан на рисунке выше.
Резистором R6 устанавливаем нуль на выходе усилителя при отсутствии входного сигнала и нагрузки. Здесь можно выставить практически чистый нуль с погрешностью 1 мВ.
Ток покоя устанавливаем резистором R15, при первом включении выкручиваем его в крайнее верхнее положение для нулевого сопротивления. Далее добиваемся попадания в диапазон 100…150 мА. После прогрева проверяем диапазон ещё раз.
Минимальная площадь теплоотвода при пассивном охлаждении выходного каскада должна составлять 500 см^2.