Рис.1 Схема гибридного усилителя «Zarathustra»

Идея этой схемы возникла 10 лет назад – сначала я обнаружил прекрасные звуковые свойства лампы 6Э5П , а потом стал пробовать её с разными выходными каскадами. Тогда же я решил испытать свою давнюю идейку – сделать параллельный повторитель со смещением напряжения, чтобы устранить органически присущие классическому варианту недостатки, а именно ограничение по выходному току и довольно большие потери по напряжению выхода. Результат превзошёл все ожидания. Мнение о том, что такое смещение неминуемо приведёт к тепловой нестабильности каскада, оказалось совершенно неверным. Если обеспечить тепловую связь между мощными транзисторами и диодами в источнике смещения, то проблем нет никаких, а есть только преимущества. Ток выхода в таком каскаде теперь равен входному току каскада, умноженному на произведение усиления предвыходного и выходного транзисторов, и в данном случае может достигать 15 ампер, а выходной каскад, что интересно, может работать в режиме rail-to-rail, то есть практически до напряжения питания. Кроме того, из-за жёсткой связи переходов БЭ всех транзисторов значительно улучшается симметрия каскада на высоких частотах, так как устранена несимметрия токов заряда и разряда ёмкостей переходов при резких перепадах в сигнале. А это, кроме того, позволяет устранить "ступеньку" в классе АВ и позволяет работать без ООС с малыми искажениями, что положительно сказывается на звуке.

Во входном каскаде применено любопытное решение каскада SRPP на тетродах. Как видно из схемы, экранная сетка нижнего тетрода включена не на его анод, как это обычно делают, получая из тетрода триод, а на выход каскада. Это позволяет охватить каскад местной ООС, притом на экранную сетку. В результате – искажения каскада SRPP приближаются к таковым у триодного каскада, что улучшает его звук. Также снижается выходное сопротивление каскада.

В выходном каскаде применено не обычное двуполярное включение питания, а "виртуальная средняя точка" на конденсаторах. Это решает сразу несколько проблем. Во-первых, исключает появление постоянного тока в цепи нагрузки, во-вторых, устраняет перезаряд ёмкостей питания от диодного моста при их несимметричном разряде сигналом. Это позволяет устранить очень неприятные импульсные искажения, возникающие при работе на большой мощности и на низких частотах (ниже 50 герц ). Кроме того, такое решение помогает устранить помехи из-за несимметрии половинок вторичной обмотки транса питания и диодов моста. А так как земля входного сигнала подключена на среднюю точку, то и сами кондёры питания оказываются как бы "исключены" из звуковой цепи, что уменьшает их влияние на качество звука.

И ещё один нюанс – подавление фона в цепях накала. Как видно из схемы, к накальным обмоткам подключены конденсаторы по 0,22 мкф. В отличие от известного способа подачи смещение на накал от + питания, этот вариант позволяет максимально устранить фон. Дело в том, что в моём варианте токи утечки катод-накал заряжают эти конденсаторы до тех пор, пока они не зарядятся до оптимального напряжения, при котором токи эти обращаются в ноль. А ведь именно при таком напряжении и фон будет минимальным. Получается как бы "автосмещение" накала. Кроме того, благодаря этим конденсаторам, переменное напряжение накала на выводах нити делается симметричным относительно земли схемы, что тоже устраняет фон, притом без отвода от середины обмотки накала. Получается и проще, и лучше.

Алгоритм настройки схемы простой:
После сборки выходного каскада и схемы смещения (далее «батарейки») надо включить только «батарейку» и проверить её. Затем подключить её к выходному каскаду (далее ВК), и включив амперметр в цепь смещения, добиться тока в цепи, примерно такого, как нам надо, причём ток должен регулироваться, скажем, от 30 до 100 мА. Далее я бы посоветовал включить питание ВК без смещения, отключив обмотку питания "батарейки" и подключив лампочку 60...100 ватт в цепь первички силовика. Это позволит убедиться в отсутствии дефектов монтажа силовой цепи. Потом надо включить ВК через лампочку уже со смещением, предварительно выставив минимальное смещение, соответственно и минимальный ток покоя. При этом в цепи коллекторов предвыхода и выхода нужно включить 2 амперметра. Один будет контролировать ток предвыхода, а второй – ток выхода. На этом этапе надо проверить регулировку тока смещения ВК. Ну и потом уже – установка тока смещения опять на минимум, включение всей схемы без лампочки на первичной стороне, то есть полностью в нормальном режиме, и плавный вывод тока смещения на нормальный уровень (100 мА). Далее нужно убедиться в том, что при прогреве каскада ток не растёт выше, чем на 10-15%. Резкий рост тока при прогреве будет говорить либо о плохом качестве транзисторов, либо о неправильно сделанной тепловой связи между радиатором и диодами "батарейки".
После прогрева надо снова скорректировать ток покоя, а далее можно слушать звук.

Балансировка производится подбором резисторов 33 кОм. Обычно я включаю параллельно одному из них резистор с большим сопротивлением, чтобы максимально уравнять напряжения на С8 и С9. Практика показывает, что эта балансировка сохраняется хорошо и со временем, и при подаче сигнала. Ещё момент – для улучшения изначальной симметрии я провожу минимальный подбор транзисторов, то есть в качестве предвыходных я использую именно те экземпляры, которые наиболее близки по усилению по току, а на выход ставлю оставшиеся.

В этой схеме действуют не только электрические связи, но и тепловые. Одна между Q2 и Q3 в схеме смещения, и две – от Q3 к D3 и от Q4 к D4. Если эти связи исключить, то схема быстро "уйдёт в разгон" и разнесёт выходные транзисторы. Но, благодаря правильной сборке, "ни один транзистор не пострадал". Ведь обычно, собирая усилитель, мы просто прикручиваем транзистор или диод схемы смещения к радиатору, и некой средней температуры радиатора оказывается достаточно для стабилизации. Здесь – нет. Диоды должны быть "углублены" в радиатор прямо под соответствующим транзистором. Это важно!
Диоды надо ставить в заранее просверленные под транзисторами отверстия, так чтобы диод был точно под кристаллом транзистора, на глубине около 5 мм – это самый лучший способ. При этом дырку надо сначала заполнить термопастой, а потом уже туда вставить диод, выводы же изолировать фторопластовыми трубочками.
Транзисторы Q2 и Q3 в схеме смещения надо располагать на плате вплотную, чтобы грелись они всегда одинаково. Я всегда делал так – смазывал корпуса Q2 и Q3 термопастой, сдавливал вместе, и обматывал оба транзистора медной проволокой, так чтобы вокруг них образовывалось "тепловое кольцо", которое выравнивает их температуру. Концы проволоки надо потом туго скрутить, чтобы транзисторы так и остались плотно прижатыми друг к другу.

Ток покоя, как показал опыт, не имеет смысла увеличивать больше, чем по 100...120 ма на транзистор. Дальнейшее увеличение уже не улучшает звук заметно.., а вот если точно известно, что усилитель будет работать на сложную нагрузку, то, опять же из опыта, лучше не разгонять ток транзисторов дальше, а просто включить на выход по 2 транзистора параллельно.

Лампы.
6Э5П хороша бесспорно, но можно применить и 6Ж43П, которая совершенно не хуже, хотя звучит иначе. Бонусом 10000 часов работы против 500 у Э5-й.

Конденсаторы.
Главное, что нельзя ставить в этой схеме – это советские К-73. По звуку – полная катастрофа. Лучше всех из советских проявили себя старые КБГ (чем старее, тем лучше). Неплохими оказались М-САР фирмы Mundorf и Sprague Vitamin Q. Абсолютные чемпионы – Electrocube 950. Ещё один тип советских кондёров, который мне нравится по звуку – это К40У-9, тоже бумагомаслянный. Очень советую попробовать старую бумажную Rifa PMG5126. Они в качестве разделительных очень сильно выигрывают к К40У-9. Ещё надо испытать Multicap RTX.
Напряжение на обкладках С4 при работе – около 200 вольт, но при старте оно может кратковременно достигать и 300 вольт, поэтому рабочее напряжение конденсатора не должно быть менее 300 вольт.
Конденсаторы на 2,2 мкФ в этой схеме не очень критичны, но я всё же советую их ставить, только желательно поближе именно к транзисторам ВК, прямо рядом с ними – это помогает пропустить ВЧ токи питания по короткой цепи, без захода в электролиты питания.
Если по какой-то причине блок питания окажется далеко от платы, то в любом случае конденсатор С4 должен стоять рядом с лампами, это важно. Только так можно будет обеспечить короткий контур для сигнальных токов в цепи питания ламп. Вообще, все сигнальные токи должны замыкаться по максимально короткому пути.
Достаточно расположить на плате ВК только блокировочные кондёры (плёнка, 2,2 мкФ), а основные электролиты расположить там, где удобнее, связав их с ВК толстыми свитыми проводами.

Разводка земли.
Что касается разводки, то единственная точка, в которой земли каналов соединяются вместе – это минусовые обкладки кондёров С1 по схеме. К этой же точке приходит земля входного разъёма, минус кондёров С4 и С5 и туда же приходит провод "локальной земли" от входа выходного каскада (общая точка С8 и С9).
Если усилитель сделан двухблочным (входной каскад отдельно от выходного), то корпус ламповой схемы подсоединяется к главной земле, а корпус транзисторного выхода: либо дополнительным проводом к корпусу лампового блока, либо к земляному проводу сетевой вилки (если в проводке предусмотрено заземление), либо к локальной земле выхода одного из каналов. Нельзя соединять вместе локальные земли выходов, т. к. в этом случае образуется "петля" между каскадами.
Если же усилитель одноблочный, то его корпус соединяем на главную землю.

Технические характеристики усилителя:
1. Диапазон воспроизведения с неравномерностью -1.2 Дб 10 Гц...100 Кгц;
2. Входная чувствительность для достижения максимальной выходной мощности 1070 мВ;
3. Входной импеданс 50 Ком;
4. Выходной импеданс 0,09 Ом (коэффициент демпфирования 88 на 8 Ом);
5. Выходная максимальная мощность 40 Вт (4 Ом);
6. Коэффициент усиления 28 Дб;
7. Максимальное энергопотребление 130 Вт.

Комментарий Vpayaem.ru:
По правде говоря, когда я начинал эту статью, то хотел в конце добавить своих несколько копеек в отношении некоторых авторских рассуждений, которые мне показались "спорными". А когда закончил, то подумал-подумал и решил: "А оно это надо?". Устройство доведено автором до законченного вида, обладает хорошей повторяемостью и, судя по отзывам смастеривших его, не менее хорошим звучанием. Так что – спасибо, Дмитрий, за старания и оригинальные схемотех- нические решения!
Что же касается рассуждений об отсутствии конкуренции у данного проекта, то, конечно же – это полная хрень. Безусловно, звучание таких без ООС-ных устройств уникально и имеет массу поклонников, однако его восприятие настолько субъективно, что даже простая смена элементной базы (к примеру, замена биполярных транзисторов на полевики) уже может стать причиной для поворота в сторону несколько другой схемотехники.