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無線電子工学および電気工学の百科事典 ウリヤノフの音楽愛好家やオーディオファンのためのサウンドアンプ、またはトランジスタアンプを真空管アンプよりも大きくする方法。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / トランジスタパワーアンプ
なぜトランジスタをやっているのか？ こちらはラックの最下段にあるタムラのTango用真空管アンプです！ これは質問です。 私が学生時代、当時住んでいた街でアマチュア無線が黎明期にあった頃、ラジオ部品はランプしか入手できませんでした。 当時、トランジスタは流行のものとしてアマチュア無線に使用され始めたばかりでした。 当時の雑誌「ラジオ」でもトランジスタエレクトロニクスが特別なものとして紹介されていました。 同様に、古いラジオから引き抜いた部品から別の真空管構造を組み立てるとき、私はいつか当時の驚異的なパワーと再生可能な周波数帯域を備えたトランジスタアンプを組み立てることを夢見ていました。 それ以来、数え切れないほどの年月が経過し、何年にもわたって私はどれほどの力を持つアンプを組み立ててきましたが、明らかに、私のアマチュア無線の魂をこれほど魅惑的に明るいランプから安らかに離れさせていないのは、明らかに、当時のこの願望そのものです。 しかし、懐かしさはこれくらいにして、この話の本題に入りましょう。 このアンプの特徴は、今日知られているすべてのトランジスタサウンド回路とは異なり、抽象主義的に描かれたトランジスタカスケードではありません。 重要なのは、このアンプには、トランジスタや真空管トランジスタ回路によくあるアクティブ電圧アンプが存在しないことです。 このアンプの電圧を増幅する機能は、特別に作られた昇圧トランスである受動部品によって実行されます。 最初のトランジスタアンプの回路を見てみると、トランスはXNUMXつも使用されていなかったとあなたは言うでしょう。 その通りですが、最初のアンプでは、トランスはアンプ段のインピーダンスと負荷の間でのみ整合していました。 そして、マッチングトランスを備えたこれらの最初のアンプは、もっと簡単に言うと、音が出ました...私はこれらの最初のトランジスタアンプに感謝し続けましたが、真空管がサウンドに期待できないのではないかという疑念を私に抱かせたからです。 そして、直接的でまったく整理されていない比較に疑問の余地がないはずがありません。当時、音楽愛好家は真空管アンプで音楽を聴いていました。 ちなみに、一般的にサウンドのトピックについては、後でデジタルソースで飼育されたトランジスタの場合とまったく同じでした。 しかし、チップに戻ります。 ということで、特筆すべきは昇圧トランスです。 冒頭のこの言葉にビビらないように、これはトランジスタアンプ用の特注トランスであると断言しておきます。 ランプ用ではありません。 したがって、怠惰な人だけがそれを作ることはできません.XNUMXまたはXNUMX平方メートル以上の断面積を持つ多かれ少なかれまともな音の電気鋼になります。 センチメートル。 私たちの国では、これは間違いなく昔のことでした。 しかし、これについては、そのようなトランスの計算に関する別の同封の資料に記載されています。時間があれば、まともな音の材料とコアのタイプでこのトランスを計算するためのプログラムも作成します。 自家製のものについてです。 トランスの巻き上げを中断する残りの部分は、アンプ回路に示されているものなど、既製のものを使用できます。 あらゆる種類のラボからの現代のトランス、およびサウンドトランスに関与する残りの生きているトランス産業からの私は、強くお勧めしません。 最新の声明によると、私たちの最新の素材と、最も重要なことに、この分野に関与する頭脳の状況を知っているので、私たちの音響機器の市場はほぼゼロです. 外国のメーカーから、このアンプにほとんど適していない場合でも見つけることができます（回路図を見てください）。その後、目的の特性で注文します。 彼ら、これらのメーカーは、私の知る限り、これについても満足しています。 というわけで、昇圧トランスの特性は:
テストでは、音の結果はあまり予測できませんが、チューブ ヘッドフォン アンプのトランスを 5 次巻線で前に出してステップアップとして使用できます。 同時に、アンプの周波数応答を聞いて、ステップアップ巻線をシャントする抵抗で遊んでみる価値があります。 その値は 40 kOhm より低くすることはできません。 そして、計算するときは、トランスの一次巻線に与えられた抵抗から始める必要があります-それは約XNUMXオームでなければなりません。 トランジスタ電流増幅回路のデバイスに移りましょう。 私のアマチュア無線の生活の中で、私は電流増幅段を構築するための可能な限りのトランジスタ回路を試しました。 そして、私には、電流増幅回路の全種類のうちXNUMX種類だけが音楽的であるように見えました。 そのうちの一つは、このアンプの回路で使用されているものです。 これは、出力トランジスタのフィードバックを根本的に無秩序化することによって出力段の静止電流の安定性が低下した（！）基本的な古典的な回路です。 このような回路の動作の説明は、トランジスタ回路に関する教科書に記載されています。 このような回路の出力トランジスタの静止電流の熱安定化は、出力トランジスタと出力トランジスタのビルドアップ上にあるトランジスタとの間の熱結合によって、単純に気取らないものになり、その結果、あまり効果的ではありません（以下- スイングトランジスタ、ドライバなど）。 このような単純化された熱安定化メカニズムにより、このような回路に基づくアンプの出力段では、トランジスタの熱条件を慎重に計算し、ヒートシンクの設計にやや真剣なアプローチが必要になります。 そのため、このタイプの出力トランジスタの場合、接続されたスピーカーのさまざまなインピーダンスからこのアンプの電流を増幅する出力段の供給電圧の特定の値を示します。 このアンプに関して、トランジスタQ1：Q4の電流を増幅する最初のステージでは、それらの間の熱結合によるステージの出力トランジスタの静止電流の熱安定化も必要であることにすぐに注意します-対応するトランジスタのペアをXNUMXつに配置します約 XNUMX ワットの熱放散電力を持つラジエーター。 実際には、この熱安定化は、必要なトランジスタを各ヒートシンクのランディング パッドの両側に配置することで実行できます。 ヒートシンクの異なる側面にある XNUMX つの締め付けネジに取り付け穴があるランディング トランジスタ。 また、出力トランジスタの自己消費電流をより効果的に安定させることができます。 それらの。 トランジスタ間のより緊密な熱接続の構成。 このアンプの電流増幅出力段で使用するのはこの設計ソリューションです。対応するトランジスタのペアは、銅などの熱伝導率の高い材料で作られたプレート上に互いに近くに配置されており、それ自体はすでに取り付けられています。メインのアルミ製ヒートシンクに。 したがって、出力トランジスタの静止電流を安定させるメカニズムの効率を大幅に向上させ、トランジスタ結晶の温度は、トランジスタをヒートシンクに配置する従来の方法と比較して摂氏約 XNUMX ～ XNUMX 度低下し、はるかに低くなります。半導体にとって重要です。 メインヒートシンク側面の銅板はスズメッキが必要です。 生活を楽にするために、同じヒートシンク上にあるトランジスタの電気的デカップリングを排除するために、回路の反対側のアームのスイングトランジスタと出力トランジスタの熱結合により、出力トランジスタの静止電流の熱安定化も可能です. しかし、この場合、出力トランジスタの静止電流が安定する水晶の温度は、私が使用する方法よりも高くなります。 また、トランジスタ動作モードの熱計算が正しくない場合、この温度はトランジスタ結晶の臨界温度に近づく可能性があります。 このアンプで使用される電流増幅回路の振幅線形性については、通常、電流源の形でスイングトランジスタの負荷を実行することによって実行されます。図を参照してください。 1.しかし、言葉の代わりに、AD797オペアンプ回路は、同じ出力段を持ち、おそらくオペアンプの中で最高の直線性を持っています. 87 年以上前にアンプで同様の出力段回路を使用したのは、このクラシック バージョンでした。 数年前、私はこの問題について友人と議論し、電圧ブーストによってスイングトランジスタの電流を安定させるオプションを試すように説得しました。トランジスタ回路に関する Tietze と Schenk による 83 の私のお気に入りの本で。 しかし、私はこのステップを踏んだのですが、まったく異なるもの、つまり、同様のソリューションを使用する素晴らしいサウンドのQuad405アンプを考慮に入れました。 また、これらの目的のためのコンデンサは高音質でなければならないことも認識しています。 広い周波数帯域にわたる非共振の線形インピーダンス。 カスケードの音を電流源と比較し、トランジスタ増幅器を設計する際の私自身のアプローチの正しさをもう一度確認して、そのようなコンデンサをどのように入手できますか？音の邪魔になる半導体が少ないほど、増幅器の音はより音楽的になります。 しかし、特定の理由で、彼はこれまで電圧ブーストで回路の変形の優位性の事実を積極的に隠しました。 この行動の結果、期待通りの結果が得られました。 次に、スイングトランジスタと出力トランジスタの両方の電流を決定するスイングトランジスタの負荷抵抗の計算に移りましょう。 静止状態では、ステージの出力トランジスタのベースコレクタ電圧がこれらの抵抗に印加されます。 この計算に十分な精度があれば、この電圧は、ステージアームの供給電圧から出力トランジスタのベースエミッタで降下する電圧を引いたものに等しくなります。これは、約0.5：0.7ボルトに等しくなります。 次に、出力トランジスタに流れる電流の量を決定する必要があります。 この点で、私はサドモシストではありません。私にとって重要なのは、一般に受け入れられている「サウンド」クラスの回路操作を順守するという形での電気的なアイデアではなく、音楽性の伝達の十分性だけです。 使用するヒートシンクについて多くの実験を行った後、使用するトランジスタのタイプに応じて、80:150 mA の静止電流に落ち着きました。 ランプと同様に、さまざまなメーカーやモデルのトランジスタは、トランジスタのモデルごとに、特定の熱抵抗値を持つアンプ段とヒートシンクの特定の回路の静止電流の特定の「サウンド」値を持っているなど、異なる音を出します。 . 図に示されているトランジスタと私が使用したヒートシンクに関して、出力段トランジスタの静止電流の値は130mAでした。 同じ電流が計算された抵抗を流れる必要があります。 それ以外の場合は、オームの法則を適用して、スイング トランジスタに負荷をかける抵抗器の値を取得します。 このようなタスクの基本性のため、電圧ブースト回路の詳細の計算には立ち入りません。増幅回路に示されたコンデンサ値は、私が示した出力トランジスタの静止電流の値を使用して、必要な周波数帯域で電圧ブースト回路を効果的に動作させるのに十分であるとだけ言います。 また、交流でのコンデンサの動作に関する基本的な考慮事項に基づいて、より高い定格のコンデンサを使用することはお勧めしません。 さらに、寿命を再び複雑にしないために、電圧ブースト回路の各抵抗器の値を、スイングトランジスタの負荷抵抗の値の半分に等しくします。 次の質問は、このアンプの電流増幅出力段の電源電圧についてです。 このアンプの出力段回路に関するこの質問が最も重要です。 カスケードの安定性とそのサウンドはそれに依存します。 これらの難しいジャングルに深く入り込まないように、経験的に、電力損失が約 0 W のトランジスタでは、このアンプの出力段で次の依存性が得られたという事実に焦点を当てます。
これらの値に基づいて、4オームに等しい100オームの負荷に対する電圧ブースト回路のXNUMXつの抵抗のそれぞれの値を取得します。 XNUMX番目の負荷については、自分で抵抗の計算を練習する機会を提供します。 その後、既知の式に従って、これらの抵抗器の電力値を計算する必要があります。 以上で、アンプの計算は完了です。 最も重要な、建設的なものに取り掛かりましょう。 その前に、別の小さな余談。 トランジスタオーディオ技術の設計は、チューブ技術よりもアンプの音に大きな影響を与えると思います。 今、音について言えば、私は確かに、オーディオファンや高度な音楽愛好家がこれらの瞬間を聞くが、それらを哲学的に扱うことができる音の微妙な瞬間を意味します。 さて、このアンプの設計です。 まず、プリント基板がありません。 ヒンジ付き取り付けのみ、はんだ付けポイントは、トランジスタの端子、または絶縁材料の別のボードにリベット留めされた取り付け花びらのいずれかに組織されます。 もう一度繰り返しますが、アンプの回路図に示されているはんだ付けポイントと導体の入出力を観察してください。これは、発音コンポーネントを使用するときにアンプのサウンドを大幅に決定します。 そうしないと、高品質の無線コンポーネントの購入に費やしたお金の一部を回収できなくなります。 このアンプの音響コンポーネントには高品質の導体も含まれています。 Cardas の取り付けワイヤを使用することも、絶縁なしの柔らかい暗赤色の錫メッキされていない銅製の古いワイヤを使用することもできます。 絶縁体は、電気ペーパーなどを使用して半田を除去した後、合理的に必要な場合に整理します。 次に、アンプの各チャンネルは、電源トランスを含む分離された電源を含む個別の設計によって組み立てられます。 また、構造上、電流増幅段も結合されていません。 初段は別基板に組み付け、出力段は別体の立体構造とし、その主軸受け本体部分を図5に示します。 5. より大きな面積を持つこの部品は、振動分離によってアンプ自体のシャーシに取り付けられています。 この本体部分の穴は、コンデンサ C6 と C1 を収容するように設計されています。 この部品の上に、490 cm のエア ギャップで、出力トランジスタのヒートシンクが取り付けられ、トランジスタの取り付けパッドが互いに向き合っています。 出力トランジスタのヒートシンクは、このアンプ用に特別に設計されたもので、有効面積が 2 cm ^ 4 のアルミニウム製で、片面に厚さ 45 mm、長さ 80 mm のフィンが 50 枚付いた黒くされていないエア ラジエーターです。 トランジスタ取り付けパッドは、幅 10mm、高さ XNUMXmm、厚さ XNUMXmm です。 出力段の残りのすべてのコンポーネントは、これらのヒートシンクの間にあり、すでに述べたように、トランジスタの端子と、メインのヒートシンクの間の中央に固定されているペタル付きの取り付けプレートにはんだ付けされています。出力段の場合。 今注目！ コンデンサC5とC6について詳しく説明します。 出力ステージのハウジング部分の穴は、それらを収容するように設計されています。図を参照してください。 5. それがどのように起こるべきかをお話しします。 薄い（0.05 mm）銅箔を取り、コンデンサーを数回締りばめで包みます。 銅の上に、薄いグラスファイバーを数層重ねて張ります。 すでにその上に、抵抗率の高い任意の材料から 10 W の電力と 15..30 ボルトの電圧で計算された量のワイヤを巻き付け、結果として得られる発熱体の結論を整理します。 上から、再び薄いガラス繊維の層を数層入れ、薄い銅箔を 5 層入れます。 銅箔の層がアンプのケースに電気的に接続されています。 この設計は非常に慎重に行う必要があり、独自の共振が発生しないように、粘性があり乾燥しない有機ケイ素液体を含浸させる必要があります。 その後、このアセンブリをボディパーツの穴に挿入し、残りのスペースをシリコーンシーラントで埋めます。 ヒーターの正確な設計は指定しません。独自に計算してその動作を整理できない場合は、このアンプの製造を引き受けることをお勧めしません。 このヒーターが提供しなければならないコンデンサー C6 および C50 の表面の温度は、最初の生産ブランドである ELNA CERAFINE では摂氏 60 ～ XNUMX 度です。 他のブランドのコンデンサの場合は、この温度を耳で選択する必要があります。 トランジスタアンプの設計におけるこのアプローチについては、私の新しいオーディオトランジスタアンプの説明で説明するかもしれませんが、それはそのような難解さに満ちています。 彼の時が来たら。 しかし、ヒーターのために。 自動温度監視を使用しない場合は、チャネルの電源トランスから取得して、交流でヒーターに電力を供給することをお勧めします。 自動化がある場合は、別の電源トランスから、この場合、スピーカーのターンオン遅延回路の電源を切ることができます。 ここで、遅延回路について簡単に説明します-従来の電子時間リレーです。遅延は、複合トランジスタのベースにあるコンデンサ電源回路の時定数によるものです。 リレーに関する重要な問題は、その接点がアンプのサウンドに影響を与えるということです。 私はTKE52PDUブランドのリレーに長い間落ち着いてきたので、この問題についてはほとんど経験がありません。 このリレーは、原子力産業の自動化装置で使用されています。 遅延図では、定評のある富士通リレーを示しました。おそらく見つけやすいでしょう。 さて、最後。 ファズのように見えますが、GAと略されます。 これは、このアンプの 8 番目の難解です。 手段 - 異方性電流ハーモナイザー。 すでに述べた私の新しいアンプは完全に難解です - 回転変圧器、コヒーレント電流源など。 これで私は0.1番で止まりました。 では、このハーモナイザーはどのように演奏されるのでしょうか。 10 つの銅ラグが 22 mm の距離でしっかりと固定され、直径 40 mm の導体がそれらの間にはんだ付けされています。 50^XNUMX の中性子束にさらされたロジウム線を使用します。 最も単純なケースでは、導体は銅である可能性がありますが、ハーモナイザーに必要な特性を持つためには、自然に形成されている必要があります。 XNUMX:XNUMX歳以上。 このような導体は、たとえば、古いラジオの RF コイルから取得できます。 このプロセスの物理学は、基本的なプレゼンテーションでは非常に複雑です。おそらく、連想類似モデルは、流れを層流化する一種のノズルとして表すことができます。 このアンプの音質はどうですか？ サウンドは非常にクリアで、真空管が詰まっており、生き生きとしていて、非常に速いです。 私には微妙な瞬間を言葉で説明する習慣がありません。 むしろ、その道の段階についてお話したいと思います。 このアンプ シリーズの最初のバージョンは、入力に差動段を備え、OE に電流源が負荷されたトランジスタ ドライバを備えたディスクリート アンプでした。出力段は図 1 に示すものとすでに同じでした。 1. そのアンプには OOS が存在しており、90 年代初頭には測定された歪みに対する闘争が激化するばかりでした。 このアンプの後に、ティーツェとシェンクの出版された本に出会っただけで、この出力段を駆動するためにオペアンプを配置し、すべてのベースに寄生防止抵抗を導入しました。 しかし、フィードバックは、誤って、または摂理により、オペアンプの出力から導入されました。 これに応えて、とても満たされた音が聞こえたので、私は自分が何をしたのか理解し始めました。 そしてそれを理解したとき、私は出力ステージの構築を実験し始めました。 図のスキーム。 6 はこのシリーズのもので、5 年代半ばに近いもので、写真からも同じ年代のものであることがわかります。 私は 5 年代に FIDO 会議でこの計画について話しました。 このアンプのラインで真空管を使用した最後の回路は、トランス 150K: 1 オーム以上の図と同じ UT を備えた UN から XNUMXEXNUMXP までの設計でした。 XNUMX. 私は約 XNUMX 年前、地元のインターネット オーディオ フォーラムの XNUMX つで、このハイブリッドの最後のバージョンについて話しました。 さて、この話の対象となるアンプがありました。 このアンプのすべて。 また、音響エンジニアと音響回路を設計する電子エンジニアの違いについてもお話ししたかったのですが、考えが変わりました。 私の観察のXNUMXつは、そのようなエンジニアに何人会ったかですが、音楽的な耳や深い音楽の好みには気づきませんでした。 その時、なぜ彼らはあらゆる種類の歪みを持つ音響機器の音質を評価するのが好きなのか、そして測定器でこれらの歪みを測定することがなぜそれほど重要なのかを理解しました. また、アンプの高音質と歪みとの関連性は非常に弱いという事実は、これらのエンジニアにとってはほとんど問題ではありません。 しかし、私は電子工学者ではありません。物理学者として、真実は私にとって最も重要です。 はい、これはこのアンプの音質にも当てはまります。 しかし、なぜ私はトランジスタをやっているのですか？ もちろん、フロイトのせいにするのが最も簡単です。 しかし、いいえ、これに対する答えは異なります-ランプでは長い間透明にクリアされているためです。 そして、トランジスタの音ではない場合、どこで脳を訓練しますか? 私はデジタル技術も理解したようですが、ああ、どうやってビニールの問題に取り組みたくないのですか? Rega 300 を使用した Micro のクラシックを含むソビエトのレコードのサウンドにはほぼ満足しています。欠点はありますが: したがって、私は何も誓いません。 著者：ウラジミール・ウリヤノフ（ウラジミール・ウリヤノフ）; 出版物: cxem.net
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