Конструкция данного усилителя вдохновлена ​​звучанием ламповых усилителей и изготовлена для того, чтобы максимально соответствовать тем же ламповым характеристикам звука, но значительно увеличить способность без проблем нагружать любые громкоговорители.
Я получил хороший результат с моими ранее разработанными конструкциями гибридников, но теперь захотелось сделать шаг вперёд, и первое прослушивание на одном тестовом канале подтверждает это. Невероятная детализация и отсутствие окраски на любом частотном диапазоне в данном усилителе гораздо больше, чем в любом другом моём дизайне.


Рис.2 Hi-End А-АВ гибридный усилитель

Прототипом этой конструкции является усилитель, разработанный в 1995 году и опубликованный в нескольких изданиях Юрием Нагорным.
Применение в выходном каскаде конфигурации Circlotron, использующей два одинаковых Mosfet-транзистора, а также блок питания с LC-фильтрами для каждого каскада помогли получить желаемый результат.

Катодный конденсатор
Катодный конденсатор в первом каскаде является проблемой, потому что он влияет на звук, но я не смог от него отказаться. Однако это можно считать и преимуществом, потому что вы можете изменять производителя этого конденсатора для изменения окраски звука всей вашей системы. Вот некоторые применённые мной кандидаты на роль катодного конденсатора:
1) Sanyo OS-Con – звук очень нейтральный, но слишком жесткий;
2) ELNA Cerafine – звук очень мягкий, подходит для воспроизведения обычных компакт-дисков;
3) ELNA Silmic II – звук менее мягкий, чем Cerafine, но всё же слишком жёсткий для меня.
Номинал этого катодного конденсатора изменяет полосу низких частот, поэтому его можно определить только после некоторых измерений или прослушивания на конкретной схеме (примеры – на Рис.2).



Рис.3 АЧХ усилителя в зависимости от ёмкости катодного конденсатора

Согласующий трансформатор
Качество межкаскадного трансформатора имеет очень важное значение в этой конструкции, поэтому не следует использовать какой-либо не проверенный испытаниями тип без ущерба для конечного результата. Указанный на схеме Lundahl LL1671/20mA очень хорош. Вы также можете применить другую версию Lundahl, например, с аморфным сердечником, используемую в устройстве – Hi-End усилитель для наушников.
Поскольку MOSFET-транзисторы управляются лампой с низким внутренним сопротивлением (около 2 кОм) и межкаскадным трансформатором с коэффициентом трансформации 2: 1, уменьшающим это сопротивление в 4 раза (2 кОм/4 = 500 Ом), скорость нарастания выходного сигнала, а также верхняя полоса пропускания выходного транзисторного каскада очень высоки. И эти параметры не влияют на звук, так как значительно перекрывают частотные возможности согласующего трансформатора.

MOSFET-транзисторы
Сравнивались три типа транзисторов: 2SK1058 (Hitachi/Renesas), ECX10N20R (Exicon) и BUZ900P (Magnatec). В моём тесте 2SK1058 и ECX10N20R были намного лучше BUZ900P по величине искажений, при этом ECX10N20R при одинаковых с 2SK1058 искажениях оказались предпочтительней по параметру коэффициента демпфирования.
Минимальные искажения BUZ900P были отмечены при напряжении питания 30 В и токе покоя 900 мА при любом уровне выходного сигнала.
У 2SK1058 и ECX10N20R при напряжении питания 30 В минимальные искажения зафиксированы при токе 1600 мА. Уровень КНИ у них на 60-70% меньше, чем у BUZ900P (с таким же входным каскадом).
При увеличении напряжения источника питания до 40...45 В, ECX10N20R покажет предел минимального уровня искажений (при оптимальной точке тока покоя 1000 мА). 2SK1058 и близкие к ним ACD100NSD имеют одинаковый уровень искажений в широком диапазоне питающих напряжений.
Вы не можете в этом проекте просто так использовать транзисторы IRF или 2SK1529, потому что они нуждаются в цепи тепловой компенсации.
С полевыми транзисторами ECX10N20R (по результатам моделирования) выходное сопротивление усилителя составляет около 0.63 Ом во всем диапазоне частот, и около 1 Ом при использовании 2SK1058. Это хорошее значение для конструкции без обратной связи.

Лампы
Для получения быстрого затухания спектра гармоник, я решил использовать в драйверном каскаде одну лампу. Я искал лампу с очень хорошей линейностью, большим размахом выходного напряжения и низким анодным сопротивлением, чтобы без проблем управлять выходным каскадом.
Для выходной мощности 20 Вт на 8 Ом, среднеквадратичное значение выходного напряжения должно быть равно 12,5 В. Поэтому, если мы хотим получить чувствительность по входу 0.5 В, то драйверный каскад должен обладать коэффициентом усиления = 12,5 / 0,5 = 25.
Используя согласующий трансформатор LL1671/20mA с коэффициентом трансформации 4:1:1 => 2:1, коэффициент усиления драйверного каскада уже должен составлять 50.
Многие из рассмотренных мной ламп имеют внутреннее сопротивление около 2 кОм, но только D3A, 6C45 и 5842 могут работать с усилением более 40: D3A (μ = 77), 6C45 (μ = 52) и 5842 (μ = 43).

Источники питания
Я разработал блок питания, следуя стилю однотактного усилителя, но вы можете использовать обычную полупроводниковую конструкцию. Источник питания с LC сглаживающими фильтрами устраняет любые проблемы с шумом и превосходит любую конструкцию с чистым конденсатором, даже если используются большие значения. С LC-фильтром мы получаем чистую синусоидальную волну на выходе, что означает низкий уровень гармоник.
Для выходного каскада изготовлено 2 одинаковых ИП. Схема одного из них приведена на Рис.3.



Рис.4 Схема блока питания для выходного каскада гибридного усилителя

Дроссели Hammond, используемые в этом усилителе, несложно интегрировать в любой усилитель, поскольку они имеют компактные размеры и не слишком дороги:
Hammond 159ZJ (L=10 мГн, Rdc=0,16 Ом, Imax=5A);
Hammond 159M (L=15H, Rdc=256 Ом, Imax=100 мА);
Hammond 159ZE (L=28 мГн, Rdc=0,43 Ом, Imax=3A).


Рис.5 Схема блока питания драйверного каскада усилителя

В блоке питания лампового каскада используется стабилизатор накального напряжения с медленным включением, который также используется для формирования напряжения смещения затворов MOSFET-транзисторов.
Для этой конструкции можно применить обычные промышленные трансформаторы, но я выбрал изготовленные на заказ по моим спецификациям.
Перечислю некоторые типы конденсаторов, которые можно использовать в источниках питания данного аудиоусилителя: Jensen electrolitycs, Mundorf M-Lytic, Kendeil, Nichicon Super Through, BHC Slit Foil. Я использовал Nichicon Super Through в ИП выходной секции и BlackGate (старый запас) в ИП лампового каскада, оба этих типа обеспечили необходимые характеристики устройства.

Руководство по подключению элементов


Рис.6 Руководство по подключению и примерное расположение элементов