Схемы усилителей мощности на германиевых транзисторах

Секреты звучания уже изрядно подзабытых германиевых УНЧ

Эх, жалко пацанов – королевство маловато, разгуляться негде!
Ни ламповых тебе однотактников, ни гераниевых раритетов... Что ещё остаётся пытливому уму неоперившегося меломана?
Разве что брейкануть под японское хокку, да кайфануть для большего эффекта под уханье бумбокса.

– Кремний – всему голова! – крякнут яростные члены на форумных дебатах.
– Не надо впаривать нам этот шняга-силикатный экстракт!" – прореагируют другие,
– для начала послушайте своими руками, а потом делайте свои тупоголовые выводы.

На самом деле, слушать надо!
Перелопатить определённое количество разномастной усилительной аппаратуры – тоже надо. Не обязательно быть музыкантом со стажем, но таить в себе зачатки какого-никакого слуха, опять же – надо.
И тогда любой пацак, владелец старого пепелаца, сможет авторитетно заявить: «Однако разница в звуке есть, и она весьма существенна!»

На этой странице поговорим об УНЧ на германиевых транзисторах.

Своеобразие германиевого звучания, как правило, сводится к двум устойчивым постулатам:
1. Усилители на германиевых транзисторах отличаются музыкальностью,
2. Звук германия похож на звук лампы.
И если первый пункт у меня возражений не вызывает, то со вторым мнением коллег позволю вежливо не согласиться – не так уж похож, абсолютно разное звучание.

Электрофон сетевой транзисторный "Вега-101-стерео" с усилителем на германиевых транзисторах, выпускаемый Бердским радиозаводов с начала 1972 по 1982 год, заложил в головы современников основы понимания того, каким должен быть высококачественный стереофонический звук.
Время шло, появлялись на свет и более продвинутые вертушки с магнитными звукоснимателями, и значительно более мощные УНЧ на кремниевых транзисторах с незаурядными характеристиками.
Однако душещипательные воспоминания о том, как звучали в конце 70-ых простенькие Веги с их примитивной схемотехникой открыли историю ожесточённой борьбы человечества с феноменом транзисторного звучания.

Ну да и ладно, пора переходить на новый уровень – нарисовать пару-тройку принципиальных схем усилителей низкой частоты на германиевых транзисторах, но для начала озадачусь вопросом: Что любит и что не любит германий?
1. Германий любит простоту и не приемлет наворотов. Дифференциальный каскад с источником тока в цепи эмиттера – уже является неким буржуазным излишеством.
2. Германий не любит перегрева, легко может напустить дыма и отправиться к праотцам электроники Амперу и Ому в ответ на потерю бдительности в процессе настройки схемы.

А теперь обещанные схемы:


Рис.1 Схема усилителя мощностью 1,5 Вт

Номинальная мощность усилителя при коэффициенте гармоник на частоте 1000Гц менее 0,1% – 1 Вт, максимальная – 1,5Вт, чувствительность по входу – 0,2 В.
Усилитель сохраняет работоспособность при понижении напряжения питания до 9В.
Подбором номинала резистора R8 устанавливается значение напряжения на эмиттерах выходных транзисторов, равное половине напряжения питания.
Подбором номинала резистора R2 устанавливается значение напряжения на коллекторе транзистора V1, равное половине напряжения питания.


Рис.2 Схема однотактного усилителя класса А

Схема, приведённая на Рис.2 – для эстетов, желающих порадовать свой слуховой аппарат ни с чем не сравнимым звуком однотактного усилителя, работающего в чистом режиме А.
Для настройки усилителя следует подбором номинала резистора R9 установить ток покоя выходного транзистора – 150мА.

Рис.3 Схема германиевого усилителя мощностью 10 Вт

На рис.3 показана принципиальная схема универсального усилителя НЧ, собранного на девяти транзисторах и развивающего выходную мощность до 10 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и входном напряжении около 10 мВ.
При налаживании устройства подстроечным резистором R2 устанавливают выходное напряжение в точке соединения транзисторов VT8 и VT9 равным половине напряжения питания.

Рис.4 Схема мощного усилителя на германиевых транзисторах

Схема более мощного УМЗЧ приведена на Рис.4. Усилитель рассчитан на подключение микрофона и электрогитары, но может быть использован также совместно с проигрывателем, магнитофоном или радиоприёмником.
Основные технические данные, приведённые автором:
Номинальная выходная мощность - 30 Вт.
Максимальная выходная мощность - 40 Вт.
Сопротивление нагрузки 3,5-5 Ом.
Полоса рабочих частот 30-16000 Гц.
Коэффициент нелинейных искажений - не более 1,5%.
Чувствительность с выхода микрофона - 10 мВ.
Чувствительность с выхода электрогитары - 0,1 В.
Напряжение 15 В на коллекторе транзистора Т10 устанавливают резистором R19.
Ток покоя всего усилителя не должен превышать 170 мА.

Рис.5 Схема мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B

На Рис.5 приведена схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B. При подключении к его входу любого УНЧ мощностью 1,5-2 Вт устройство выдаёт на 8-ми омную нагрузку около 50 Вт чистого германиевого звука.
Согласующий трансформатор Т1 выполнен на железе Ш24 (толщина пакета 20-25мм) и содержит 3 одинаковые обмотки по 120 витков, намотанных на картонном каркасе проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7мм.
Налаживание устройства заключается в подборе значений резисторов R2 R4 для достижения на выходе схемы нулевого потенциала и тока покоя транзисторов - 120-150 мА.
При снижении напряжения питания на каждом плече до 30В транзисторы DTG110B без каких-либо колебаний могут быть заменены на отечественные П210А.

Именно таким путём пошёл большой поклонник "германиевого" звука, схемотехник и постоянный участник выставок «Российский Hi-End» Жан Цихисели.
Вот что он пишет про свою конструкцию германиевого УМЗЧ, являющуюся развитием темы усилителя с согласующим трансформатором (Рис.6):


Рис.6 Схема усилителя на транзисторах П-210

«Вашему вниманию представлен германиевый усилитель с выходной мощностью 60 Вт на нагрузке 8 Ом. Выходные транзисторы, используемые в усилителе, П210А, П210Ш. Полоса частот: 20-16000гц. Субъективной нехватки высоких частот практически не ощущается. При нагрузке 4 Ом усилитель выдаёт 100вт.
Согласующий трансформатор выполнен на железе Ш20 на 40. Первичная обмотка разделена на две части и содержит 480 вит.
Вторичная обмотка содержит 72 витка и мотается в два провода одновременно. Сначала наматывается 240 вит первички, затем вторичка, затем снова 240 вит первички.
Диаметр провода первички 0,355 мм, вторички 0,63 мм.
Трансформатор собирается встык (с зазором), зазор - прокладка из кабельной бумаги примерно 0,25 мм.
Резистор номиналом 120 Ом включён для гарантированного отсутствия самовозбуждения при отключённой нагрузке.
Цепочки 250 Ом + 2 по 4.7 Ом, служат для подачи начального смещения на базы выходных транзисторов. С помощью подстроечных резисторов 4,7 Ом устанавливается ток покоя 100ма. Выходные транзисторы П210 должны быть при этом практически едва тёплые.
Для точной установки нулевого потенциала резисторы 250 Ом должны быть точно подобраны. В реальной конструкции они состоят из четырёх резисторов по 1 кОм 2вт.
Для плавной установки тока покоя используются подстроечные резисторы R18, R19 типа СП5-3В 4,7 Ом 5%».

Честно говоря, я не сильно понимаю, каким образом транзисторы П210А с Uкэ max = 65 В будут нормально и надёжно работать в устройстве с напряжением питания ± 40 В. Однако есть такая схема и есть такой автор, и слов из песни не выкинешь, и не пропьёшь талант, тем более, что в материальной жизни этот усилитель существует и наверняка кого-то радует красивым и мощным германиевым звуком.
Ладно, едем дальше:


Рис.7 Усилитель мощностью 30Вт на ГТ806

Схема, изображённая на рисунке Рис.7, является переработанным под «германий» вариантом усилителя НЧ из статьи Николая Трошина журнале Радио №8 за 1989г (стр. 51-55). Творцом переработки является сам автор статьи. Вот что он пишет на страннице сайта http://vprl.ru:

«Выходная мощность этого усилителя 30 Вт при сопротивлении нагрузки акустических систем 4 Ома, и примерно 18 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом.
Напряжение питания усилителя (U пит) двухполярное ±25 В;
Диапазон рабочих частот 20Гц…20кГц:

Транзисторы МП40А можно заменить на МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В;
Выходные транзисторы ГТ806 можно ставить любых буквенных индексов. Применять более низкочастотные транзисторы типа П210, П216, П217 в этой схеме не рекомендую, поскольку на частотах выше 10кГц они здесь работают плоховато (заметны искажения), видимо, из-за нехватки усиления тока на высокой частоте.

Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2.
На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.

Настройка правильно собранного из исправных элементов усилителя сводится к установке подстроечным резистором тока покоя выходного каскада 100мА (удобно контролировать на эмиттерном резисторе 1 Ом – напряжение 100мВ).
Диод VD1 желательно приклеить или прижать к радиатору выходного транзистора, что способствует лучшей термостабилизации. Однако если этого не делать, ток покоя выходного каскада от холодного 100мА до горячего 300мА меняется, в общем-то, не катастрофично.

Важно: перед первым включением необходимо выставить подстроечный резистор в нулевое сопротивление.
После настройки желательно подстроечный резистор выпаять из схемы, измерить его реальное сопротивление и заменить на постоянный».

На самом деле, использование высокочастотных транзисторов ГТ806 в выходных каскадах УМЗЧ довольно часто вызывает сложности, связанные как с устойчивостью усилителя, так и с надёжностью изделия, связанной с внезапными отказами транзисторов. Такого же мнения придерживается и Жан Цихисели, который для усилителей рекомендует использовать следующий ряд отечественных германиевых транзисторов: П201, П202, П203, П4, 1Т403, ГТ402, ГТ404, ГТ703, ГТ705, П213-П217, П208, П210.