VAC 2.0 HiFi усилитель класса А

[VIT13]

VAC 2.0 это простой усилитель в классе А, с крайне низкими искажениями и шумами. 

Данный усилитель я продумывал еще год назад. VAC 1.0 получился жутко неудачным и плохим, в первую очередь из-за моей тогдашней безграмотности, потому вторую версию я старался сделать как можно более качественной. VAC 2.0 это усилитель уже совсем другого уровня и пережил огромные изменения если сравнивать его с первой версией. Объединяет эти усилители лишь общая идея- вход на полевом транзисторе и однотактный выходной каскад в классе А. Усилитель всё также имеет весьма низкую выходную мощность, однако выдает очень качественный и приятный звук при небольшом однополярном питании с невысоким (как для А класса) потреблением. Этот усилитель хорошо подойдет как усилитель для наушников, но может и работать на обычные колонки (но нужны с высокой чувствительностью и сопротивлением желательно не менее 8 Ом). Т.к. у усилителя нет стабилизации тока ВК, очень желательно поставить ёмкие конденсаторы по питанию и стабилизатор, питание этому усилителю нужно как можно более чистое, нежелательно использование ИИП для питания. Резистор R9 нужен минимум на 10 Ватт, желательно использовать резисторы с креплением на радиатор.

Основные характеристики:

Питание: 12-20 вольт (можно и выше при увеличении сопротивления резистора R9);

Ток покоя: 900 мА (при R9 10 Ом и питании 18 вольт);

КНИ (1кГц): 0.005-0.002%;

ИМИ+шум: 0.031%;

Выходная мощность: 0.41 ватт на 4 Ом, 0.65 ватт на 8 Ом, 0.7 ватт на 10 Ом (можно увеличить мощность уменьшением сопротивления R9);

Диапазон частот: 20 Гц- 20кГц.

АЧХ (заваливается на ВЧ на минимальной мощности, но номинальной идеально ровная): 

КНИ (на максимальной мощности):

 

Прилагаю также свою печатную плату в формате lay под ЛУТ и модель усилителя для Microcap 12. 

Фото усилителя в сборе:

 

Спасибо пользователям форума @Pont 007 и @bigmanlav за помощь при разработке печатной платы и проверке усилителя!

VAC 2.0.zip

Изменено 11 марта пользователем VIT13

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Romanchek82]

Я даже не знаю, как реагировать...

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[bigmanlav]

На прототипе силовая земля правильно подключена, а на вложенной плате снова неправильно.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[VIT13]

4 минуты назад, bigmanlav сказал:

на вложенной плате снова неправильно.

Я подключил ровно туда куда вы показали, вот она, "PWR GND"

[bigmanlav]

Правильно и минус нагрузки нужно туда же.

[Ulis]

35 минут назад, Romanchek82 сказал:

Я даже не знаю, как реагировать...

Улыбаемся и машем
Машем вашим, машем нашим
Машем, машем, ждём оваций
Это лучший в мире выход из подобных ситуаций
/Пушной/

[VIT13]

Хорошо, переделал немного плату. 

VAC 2.0 boardV1.2.lay

[MiSol62]

26 минут назад, VIT13 сказал:

усилитель абсолютно непривередлив к деталям

а раз так, то не хотели бы вы поменять полевики на биполяры - ну, что поделать - не люблю я их....понимаю, что это приведет к ухудшению качества.

Изменено 11 марта пользователем MiSol62

[VIT13]

8 минут назад, MiSol62 сказал:

понимаю, что это приведет к ухудшению качества.

Не приведëт. Можно заменить на npn биполярные транзисторы, например BC547. У полевиков большой плюс в огромном входном сопротивлении, если это не особо нужно то можно заменить на биполяры. 

Сейчас быстро глянул в симуляторе- с биполярами даже чуть меньше КНИ. Вот так это будет выглядеть:

Тут входной каскад это обычный дифференциальный каскад с токовым зеркалом + ГСТ (генератор стабильного тока, на транзисторе и светодиоде), так что ему всë равно полевики там на входе или биполярнные транзисторы. 

Изменено 11 марта пользователем VIT13

[MiSol62]

Ну-вот. Вот что такое симулятор. Рад был полезен - вдруг у кого-то тоже будет аллергия на полевики.

[VIT13]

Выходной транзистор Дарлингтона TIP142 за неимением онного тоже можно заменить на самодельный составной, по вот такой схеме (это был первый вариант ВК у VAC 2.0): 

Где Q5-BC557, Q6-BD139 (2SD669, КТ815/817), Q1-2N3055 (2SC5200, КТ819). 

[Схемa]

7 минут назад, VIT13 сказал:

Сейчас быстро глянул в симуляторе- с биполярами даже чуть меньше КНИ..

Ну вот.. Я же говорил..:

32 минуты назад, Схемa сказал:

Подкорректируете немного... поизмеряете, и уже через пару страниц, в спокойной обстановке,  придёте к упомянутому выводу. 

А если всё делать не быстро, а помедленее, то КНИ может быть ещё меньше.

[VIT13]

4 минуты назад, Схемa сказал:

то КНИ может быть ещё меньше.

Там разница по симулятору всего в 0.0002%, в реальности будет ещë меньше. Сейчас по сути уже выжат почти максимум такой схемы, дальше уже только эксперементы с разводкой платы и разными транзисторами. 

(Если что, цифры характеристик усилителя из начала темы это его реальные характеристики в "железе", а не симуляторные. В симуляторе THD был 0.004-0.0006%, в реальности получалось 0.005-0.002, ниже моя звуковая карта не может)

Изменено 11 марта пользователем VIT13

[MiSol62]

Радиатор не маловат для класса А ?

[VIT13]

12 минут назад, MiSol62 сказал:

Радиатор не маловат

При питании 18 вольт и R9 10 Ом ток покоя 900 мА. При этом выделится примерно поровну 8 ватт на резисторе и транзисторе. Радиатора что на фото хватает чтобы транзистор без радиатора грелся не более 50 градусов в таком режиме.

Кстати, не упомянул об этом в первом посте- резистор нужно брать качественный. Бывает так что в корпус 10 и более ватт резистора заливают резистор куда меньшей мощности. Из-за этого он перегревается и/или сгорает. В идеале в эту схему нужно ставить примерно такого вида резисторы с креплением на радиатор:

Но если усилитель будет использоватся как усилитель для наушников, бОльшая выходная мощность не нужна и ток покоя с питанием увеличиватся не будут, то резистора как стоит у меня вполне хватит.

Ещë, желательно не располагать провода и прочее у центра резистора как у меня на плате, ибо при большом токе покоя или питании он будет очень сильно грется (у меня не очень качественный, при 18 вольт греется в центре до 240 градусов, нормальный будет грется до 180 и менее, bigmanlav замерял). Для резистора такой нагрев норма, а вот другим деталям будет очень неприятно. 

Изменено 11 марта пользователем VIT13

[MiSol62]

240  градусов ....

Изменено 11 марта пользователем MiSol62

[VIT13]

5 минут назад, MiSol62 сказал:

припой превратится в жидкость

240 градусов в случае некачественного поддельного резистора, и только в центре и на максимальном питании 18 вольт. При этом по краям резистора температура не более 90-110 градусов, потому припой не расплавится. Ну а у нормального резистора температура будет при том же питании не больше 170-180 градусов в центре и 120-130 по краям. 

Также, если плата будет собрана как у меня, желательно конденсатор C3 оставить с длинными выводами и положить боком от резистора R9, чтобы он не нагревался от него. Ещë лучше вообше вынести резистор R9 с платы на недлинных толстых проводах и закрепить на радиатор. 

Изменено 11 марта пользователем VIT13

[MiSol62]

А если резистор куда-нибудь подальше от платы - ведь горячий гетинакс ни чего хорошего - и все остальное то же греться будет. 

Изменено 11 марта пользователем MiSol62

[VIT13]

1 минуту назад, MiSol62 сказал:

А если резистор куда-нибудь подальше от платы

Верно, вот я и написал в предыдущем посте:

5 минут назад, VIT13 сказал:

Ещë лучше вообше вынести резистор R9 с платы на недлинных толстых проводах и закрепить на радиатор. 

 

Также плату лучше ставить боком, резистором к верху. Таким образом тепло будет уходить вверх и не станет греть всю плату. В моëм случае на плате ничего кроме резистора R9 и выходного транзистора TIP142 выше 35-40 градусов не грелось. 

[MiSol62]

А почему вы выбрали "конский" 142? При полевом дифкаскаде на выход так и просится латерат.

[bigmanlav]

3 минуты назад, MiSol62 сказал:

латерат

[VIT13]

12 минут назад, MiSol62 сказал:

латерат

Не знаю что вы имели в виду, но по единственному месту в интернете где я по поиску это слово нашëл, я так понимаю вы имели в виду применить полевой транзистор в выходном каскаде. Впринципе, да, было бы интересно его туда поставить. Но с полевиками в ВК много нюансов+ далеко не все туда подходят. Ктому-же с полевиками в ВК лично я практически не работал, потому сделал уже проверенный много раз вариант. TIP142 я применил просто потому что он у меня был. Это нормальный транзистор, плюс в эту схему он хорошо вписался и работает. Можно составной транзистор сделать и из обычных, как именно это сделать, я приводил схему выше. 

Ещë одна причина почему отказался от полевика в ВК, это то, что он не даст там плюсов. Полевики на входе обеспечивают очень большое входное сопротивление, это однозначно плюс. А вот полевик в ВК ничего кроме затормаживания работы ВК не даст. 

Изменено 11 марта пользователем VIT13

[bigmanlav]

4 минуты назад, VIT13 сказал:

полевой транзистор

Не простой, а https://www.chipdip.ru/product0/8571677820

[VIT13]

@bigmanlav, вот именно. Потому и написал что не любые полевики годятся в ВК усилителя. А те что годятся обычно дорогие, причëм настолько, что один такой транзистор может стоить как 2 целиком собранных моих усилителя.

Если хочется добавить фирмовости и крутости усилителю, никто не мешает на выход поставить составной транзистор из например 2SD669 и 2SC5200. Может даже THD уменьшится. 

Изменено 11 марта пользователем VIT13

[MiSol62]

Как я понимаю это довольно универсальный усилитель не требовательный к де.талям. 

@VIT13 - вам бы его на конкурс