Доработки китайского Худа (снова об усилителе А-класса JLH 1969)

Пожалуй нет в мире наиболее известного усилителя А-класса, чем усилитель Джона Линсли Худа, представленный им еще в 1969 году.  Это простой по конструкции усилитель на 4х транзисторах, позиционировался как более доступная и недорогая замена уходящим, как тогда уже казалось,  ламповым усилителям.

Усилитель A-класса

Суть любого настоящего усилителя А-класса, это смещение тока покоя оконечного каскада на середину рабочей зоны ВАХ. Благодаря чему оконечный каскад работает в самом правильном и наиболее линейном участке. Исключены, как класс, переходные процессы открытия и закрытия транзисторов (ну или ламп), что происходит постоянно при переходе полуволн полезного сигнала в более распространенных усилителях B- и AB-классов. 

В результате мы имеем минимальные искажения, высокую линейность, удивительное звучание на малой громкости. 

Недостатки А-класса вытекают из тех же принципов построения: большой ток покоя, это по сути вся энергия преобразуемая в тепло, т.е. КПД таких усилителей очень небольшой, а греются они очень сильно (зимой в самый раз использовать как обогреватель).

Таким образом мощных усилителей в данном классе вы вряд ли найдете, при этом вес, габарит и цена на готовые изделия будут велики. К примеру, за стереоусилитель Luxman L-590AXII выдающий на 8 омную нагрузку каких-то жалких, по современным меркам, 30 ватт просят более полумиллиона рублей, а вес его приближается к 30 килограмм.  В основном из-за этих недостатков  А-класс и проиграл битву более высокоэффективным усилителям других классов (про D-класс можно даже не заикаться). В истории же мы видим огромное количество примеров, когда более продвинутые по качеству технологии уступали (или попадали в узкоспециализированную нишу) своим более удачливым, с маркетинговой точки зрения, собратьям (к примеру Betacam и VHS). Но когда не стоит вопрос больших мощностей на выходе усилителя, КПД не принципиален, а хочется насладится интересным и комфортным звучанием, то А-класс будет прекрасен. Отчасти он до сих пор популярен в усилителях для наушников, где как раз большая мощность и не нужна.

JLH 1969

Понятно, что промышленный усилитель такого плана позволить может себе не каждый. А когда очень хочется, то начинается рукоблудие и первым в списке усилителей как раз и оказывается Худ от 69 года. Своей простотой и не дефицитностью деталей он конечно подкупает. Мощность примерно 10 ватт (в зависимости от сопротивления нагрузки, питающего напряжения и тока покоя, можно получить результат 5-15 ватт).

И китайцы не отстают, предлагают массу клонов JLH. Причем есть как очень близкие к первоисточнику, так и сильно видоизмененные, на полевиках (это ближе к Пассу надобно отнести), так и всякие green, что уже совсем и не Худ.

Также есть более современные версии данного усилителя, как от самого Джона Худа, так и других авторов. Но какой вариант лучше звучит, споры идут до сих пор. Лично мое мнение к выходному разделительному конденсатору нейтральное. Двухполярное питание также имеет свои недостатки.

  Оригинальная схема выглядит так

Часть элементов и параметров необходимо корректировать согласно сопротивлению нагрузки (это также данные от автора)

На пробу у китайцев был заказан набор плат с компонентами, но лучше купить только сами печатные платы, так как практически все детали там на выброс. Платы такие. Не знаю, чем они меня подкупили, но выбрал именно эти.

 Обозначения на китайских платах несколько отличаются от оригинала, но найти что для чего не сложно. 

Входной конденсатор желательно металлопленочный и лучше использовать серию MKP на емкость минимум 1-2,2 мкФ. Электролиты также лучше заменить на более качественные и с рабочим температурой в 105 градусов, т.к. в усилителе будет жарко (а охлаждать азотом его нельзя, температура внутри корпуса в 50-60 градусов это некий оптимум, усилитель и должен быть горячим). Эксперименты фоловеров показали, что конденсатор C3 лучше взять в два раза больше (470 мкФ), да и C1 можно увеличить, будет стабильней настройка.

Выходной конденсатор нужен большой емкости, даже предложенные значения от автора лучше увеличить. Хороший старт это 6 800 — 10 000 мкФ, иначе будет завал АЧХ усилителя на самых низких частотах. У китайцев в КИТ наборе конденсатор не годится совсем, если только для первого включения и настройки.

Соотношением резисторов R3 и R4 задается коэффициент усиления усилителя ( Ку = 1 + R3/R4 ), т.е. в оригинальной схеме он равен 13, аналогично и у данного КИТ набора. Современные источники сигнала имеют более высокие уровни, чем 50 лет назад, поэтому можно подумать об иной настройке но следует учесть, что это также и элементы обратной связи и подбирать надо осознано.

Для более удобной настройки средней точки усилителя у китайцев вместо резистора R6 100кОм используется связка с подстроечником в 100кОм и постоянным резистором 20 кОм (обозначения КТ1 и R3 на китайской плате). Встречаются варианты и без дополнительного постоянного резистора. На мой взгляд, лучше поступить наоборот, поставить 51-75 кОм постоянный и меньшего номинала подстроечник (не китайский из набора, качество там не айс), тем самым среднюю точку будет проще настроить (плавнее), также учитываем, что конденсатор 100мкФ будет сопротивляться 8) нашей настройке в хорошем смысле этого слова, т.е. спешить тут не надо. 

Резистор R2 у Худа и КТ2 у китайцев задает ток покоя. О нем подробней  позже.

Выходные транзисторы у китайцев странный хлам, в сети много фото, когда их вскрывают и видят там не совсем то что ожидают. Приличный ток покоя они не держат.  Из всех рекомендаций, чаще всего и если мы говорим о решении именно в таком металлическом корпусе, встречается вариант на MJ1503G. В качестве транзистора драйвера часто используют BD139 замена неоднозначная, я пока оставил 2N1711 от китайцев, если это был бы оригинал, то вариант также неплох. К входному транзистору также следует отнестись внимательно, в данном усилителе входной каскад не охвачен обратной связью, важен транзистор с как можно минимальным собственным шумом (желательно нормированным). Пока я оставил на входе, что было, но присматриваюсь к 2SA1015Y.

Что еще на плате из Китая. Еще один электролит C5 (далее обозначения как на плате) это просто фильтр по питанию. Но тут он просто, чтобы заполнить свободное место на плате, емкость в 220 мкФ просто не серьезна.  Резистор R9 задает ток через светодиод, а резистор R10 дает возможность заряжать и разряжать выходной разделительный конденсатор, если не подключена акустика. Толку в таком его исполнении также почти ноль. Необходимо иное решение. О нем также позже.

За счет разделительного конденсатора на выходе нет необходимости в защите АС. Но при включении и выключении усилителя в колонках будут неприятные хлопки и щелчки из-за переходным процессов и зарядки собсно этого конденсатора. Также при выключении усилитель еще будет петь, пока будет хватать емкости основного фильтра блока питания. В моем случае доходило до 30 секунд и столько же после с хрипением, когда напряжение начинает снижаться. Таким образом реле на выходе для задержки включения и мгновенного отключения акустики необходимо. На второй контакт ставится как раз резистор для заряда/разряда, сопротивлением, к примеру, 100-1кОм ну и соответствующей мощности.

Еще одна доработка это теплоотвод от оконечных транзисторов. В поднебесной предлагают использовать алюминиевый уголок 30х30х3. Через диэлектрические прокладки (их надо сразу выкинуть и заменить на что-то более качественное, я применил слюду толщиной 0,03-0,04 мм с термопастой) транзисторы передают тепло на уголок, а он уже в свою очередь на радиатор усилителя. Вариант немного колхозный, но вполне рабочий, когда не хочется или нет возможности дырявить под ТО3 радиаторы. Но площадь передачи и толщина данного уголка оставляет желать лучшего, будет сильный градиент температур. 

Было решено слегка оптимизировать данный узел.  Лучше найти медь, но угол из меди это почти не реальный квест, а толстая электромонтажная шина будет стоить как несколько таких усилителей в сборе. Поэтому был куплен уголок 40х40х3, максимум что нашлось в ближайшем сетевом магазине. И собрана (с помощью торцевой пилы) Т-образная конструкция

Толщина основания в месте соприкосновения транзисторов выросла вдвое, до 6 мм и площадь примыкания к радиатору также вдвое. Там можно было сделать и шире конструкцию и выше, но тут уже руководствовался внутренней компоновкой усилителя в корпусе. Также уголки (между ними также термопаста) были закреплены на дистанции от самой печатной платы, на сколько позволяли выводы транзисторов.

Получилось в итоге так

Пока в корпусе все это собрано на соплях, для предварительной настройки, тестирования и выводов как двигаться дальше. Минусовой провод от акустики следует подпаивать непосредственно к минусу конденсатора основного фильтра. Разделительный конденсатор подключен непосредственно к корпусу (коллектор) нижнего оконечного транзистора. Т.е. часть компонентов на платах, больше для «красоты», чтоб уж совсем пусто не было. На вход приходит также только сигнальный провод, минус НЕ задействован, дабы избежать земляных петель. Общий с входных разъемов усилителя также идет непосредственно с основного фильтра.

Питание усилителя

Конечно «красивые тороидальные трансы, намотанные серебром под полной луной молдаванскими девственницами, ни разу не слышавшими моргенштерна^* » (© Cheeks) это здорово.

Я же хотел некой компактности, отсутствия огромных банок фильтра, мягкого старта и прочих сопутствующих «прелестей». А главное, хотел отсутствия низкочастотного гула, борьба с которым может переходить в садомазо плоскость, навешиванием на все и вся разных конденсаторов.  Сейчас уровень качества, надежности и культуры производства импульсных блоков питания взял такую планку, что легко может тягаться с классическими блоками питания. Бонусом имеем стабилизированное напряжение, что очень благоприятно для схемы JLH, не содержащей ни каких термостабилизированных (да вообще ни каких стабилизированных) элементов.  А-класс перманентно потребляет постоянный ток, и когда играет, и когда нет, что также комфортно для любого источника питания, если он конечно соответствует по параметрам.

После нескольких экспериментов, было решено использовать два импульсника MW EPP-120S На каждый канал свой, чем не двойное моно 8).

Настройка и немного выводов

Об этом в следующий раз. Будет несколько интересных умозаключений. В целом вполне годный вариант и звучанием данного усилителя будете впечатлены, если конечно вы слушаете еще что-то кроме DrumAndBass.  

Стоит покупать у китайцев только сами платы, хотя разница между КИТ набором и платами не большая. Точно не стоит покупать собранный вариант.

Забегая вперед, я пришел к своей версии данного усилителя, со своими хотелками и с немного иной элементной базой. Но это уже другая история...

• * — Моргенштерн Алишер Тагирович признан иностранным агентом