УМЗЧ Penultimate Zen Нельсона Пасса (25 Вт)

Продолжение темы однотактных усилителей, работающих в режиме А, от идеолога технологии Zen

Данный усилитель представляет собой усовершенствованную и более мощную версию однотактного УНЧ, описанного нами на предыдущей странице.
Однако, как это часто бывает, новая версия (на мой взгляд) не несёт каких бы то ни было улучшений с точки зрения качества звучания однотактника, мало того, уводит в сторону от основного принципа Зеновской идеологии, подразумевающей отсутствие общих обратных связей.

Данная схема была опубликована в книжке Сухова Н. Е. под названием "Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками", а оттуда уже перекочевала в журнал "Радиохобби".
Приведу схему и описание из книги. А в конце позволю себе пару слов о грустном.

УМЗЧ PENULTIMATE ZEN НЕЛЬСОНА ПЭССА (25 ВТ).

Нельсон Пэсс, идеолог УМЗЧ по топологии Zen (далее усилители Зена) и руководитель Pass Labs, подводя итог восьмилетнего развития Zen-овской философии однокаскадных УМЗЧ, предложил Penultimate Zen.
Нельсон отмечает, что в нем устранены некоторые принципиальные ограничения первых усилителей Зена:
– низкое входное сопротивление;
– высокая чувствительность к пульсациям питающего напряжения;
– слабоватая линейность.

Низкое входное сопротивление было обусловлено тем, что в инвертирующем однокаскадном усилителе затвор полевого транзистора является «виртуальной землей». Входное сопротивление при этом определяется резистором между входом усилителя и затвором (который вместе с резистором с выхода на затвор образуют цепь ООС и определяют коэффициент передачи усилителя).
Вообще говоря, входное сопротивление полевого транзистора на постоянном токе практически равно бесконечности, поэтому входной резистор, казалось бы, можно увеличить до любой требуемой величины.
Однако, емкость затвор-сток мощного (и единственного активного элемента в первых усилителях Зена), умноженная в коэффициент усиления раз эффектом Миллера, да еще и нелинейно зависящая от напряжения исток-затвор, заставляет ограничивать сопротивление несколькими килоомами. Все это во избежание завала АЧХ и появления сильных нелинейных искажений на высших звуковых частотах.


Рис.1 Cхема УМЗЧ Penultimate Zen Нельсона Пэсса.

А это для большинства источников звукового сигнала слишком мало. В Penultimate Zen проблема решена дополнительным буферным каскадом на маломощном транзисторе Q4, собственные емкости которого на полтора-два порядка меньше, чем у мощного Q1.
Это дало возможность применить R2=Rвх=47 кОм, что приемлемо для любых источников сигнала. Кроме того, Q4 – это р-канальный, а Q1 – это n-канальный транзистор. Поэтому их суммарная амплитудная характеристика становится даже линейнее ввиду частичной компенсации нелинейности n-канального транзистора обратной нелинейностью р-канального.
Q2 и Q3 образуют улучшенный генератор тока – активную нагрузку Q4 по переменному току, обеспечивая ему также стабильный режим класса А по постоянному току.
На Q5 выполнен стабилизатор и активный фильтр пульсаций напряжения питания. Для достижения номинальной выходной мощности 25 Вт на 8-омной нагрузке начальный ток стока Q1 (и Q2) выбран 2 А. Это означает рассеивание на этих транзисторах по 40 Вт – их следует установить на эффективных радиаторах с тепловым сопротивлением не более 0,3 °С/Вт. Кроме указанных на схеме, в качестве Q1 можно использовать IRFP140 и IRFP240, тоже от International Rectifier.
Блок питания выполнен на трансформаторе мощностью 300 Вт с двумя 18-вольтовыми вторичными обмотками. Налаживание сводится к установке резистором R4 на стоке Q1 постоянного напряжения, примерно на 2 В большего половины питающего (после стабилизатора на 05). т. е. 22 В.
Penultimate Zen обеспечивает равномерную АЧХ от 5 Гц до 100 кГц, коэффициент гармоник на уровне десятых долей процента и напряжение шумов на выходе не более 35 мкВ.
Это заметно лучше, чем у первых «настоящих» (т. е. однокаскадных и на одном усилительном элементе) усилителей Зена. Но улучшение-то достигнуто введением дополнительных каскадов и активных элементов.
Круг Зена замкнулся, и спираль диалектического развития, сделав очередной виток, вернулась к многокаскадной схемотехнике, отвергнув основной принцип Зеновской философии.

С лишним (по сравнению с классической схемой с предыдущей страницы) каскадом, охваченным ООС – всё ясно. Это плохо тем, что, как и при любом увеличении длины обратной связи, неизбежно приводит к усугублению пресловутого "эффекта транзисторного звучания".

Однако ещё хуже дело обстоит со схемой включения входного транзистора Q4, работающего в режиме истокового повторителя. Если рассматривать аналогию с биполярным транзистором, то работа его соответствует барьерному режиму, т. е. режиму, в котором напряжения на затворе и стоке совпадают, а ток покоя задаётся величиной истоковых резисторов R13+R9 (7,8мА).
Режим этот используется главным образом при проектировании ВЧ генераторов и позволяет при минимальном количестве внешних элементов получать устройства с низким током потребления и главное – не требующие подбора элементов в процессе настройки.
В усилительных устройствах – этот режим практически не используется в связи с низкой линейностью и перегрузочной способностью подобных каскадов.
Поэтому, для решившихся повторить эту схему, я бы посоветовал подать на затвор Q4 напряжение смещения 10...15В. Естественным образом, величины истоковых резисторов (R13 и R9) следует пропорционально уменьшить для получения тока покоя транзистора 8...10мА.

Назад