Усилитель «GermaZon». Умощняем датагорский германиевый кит «GeAmp 1970»

«Давненько не брал я в руки шашки…». Вернее я хотел сказать, что давненько не собирал усилителей на транзисторах. Всё лампы, да лампы, понимаешь. И тут, благодаря нашему дружному коллективу и участию в конкурсе «Выбор читателей Datagor.ru 2016», я приобрёл пару плат для сборки датагорского кита германиевого усилителя. Платы отдельно тут.

Платы пришли быстро. Игорь (Datagor) оперативно прислал документацию со схемой, описанием сборки и настройки усилителя. Кит всем хорош, схема классическая, обкатанная. Но меня обуяла жадность. 4,5 Ватта на канал — маловато будет. Хочу минимум 10 Вт, и не потому что я громко слушаю музыку (с моей акустикой чувствительностью 90 дБ и 2 Вт хватает), а... чтобы было.

И, конечно, при этом всём следует сохранить «германиевую парадигму» проекта. Поехали!

↑ Схема умощнённого усилителя

Вот так выглядит мой окончательный вариант схемы усилителя. Красным указаны изменённые номиналы.


Законы Ома и Джоуля-Ленца ещё ни одному адвокату объехать не удалось, и для того, чтобы поднять мощность на выходе УМЗЧ, надо поднимать напряжение его питания. Сделаем хотя бы в два раза, до 30 Вольт. Сразу сделать это не получится. Транзисторы П416 и МП39Б, которые используются в оригинальной схеме, имеют максимальное допустимое напряжение 15 Вольт.

Пришлось достать с полки старый Справочник радиолюбителя 1978 года издания и углубиться в изучение параметров германиевых транзисторов серий «МП» и «ГТ», одновременно проводя раскопки в коробках с деталями.

Я искал транзисторы близкие по параметрам к использованным в схеме, но имеющие максимально допустимое напряжение не менее 30 Вольт.


После проведения этой увлекательной изыскательской работы были найдены необходимые кандидаты. На вход, вместо П416, главным претендентом стал транзистор ГТ321Д.
Пару МП39Б + МП37А было решено заменить аналогичной парой МП14А + МП10Б. Германиевые транзисторы серии МП с номерами от 9 до 16 – это «военка», транзисторы для аппаратуры специального назначения. В отличие от их аналогов с номерами от 35 до 42, которые предназначены для аппаратуры широкого применения.

На выходе я решил использовать высокочастотные транзисторы ГТ906А. Причин этому было несколько, главная из которых — это наличие запаса этих транзисторов в моей тумбочке. Вторая причина — это высокий коэффициент передачи тока. При работе транзисторы предварительного каскада будут меньше «напрягаться» на раскачку выходных транзисторов, что должно уменьшить их нагрев и положительно сказаться на уровне искажений усилителя.

Следующий шаг, который тоже немаловажен – это подбор транзисторов в пары по коэффициенту передачи тока h21э. Сначала я попробовал это сделать при помощи обычного китайского тестера, но результаты измерения мне показались несколько странными и явно завышенными. К тому же китайский тестер явно не смог справиться с измерением параметров мощных транзисторов.

Пришлось достать с полки старый добрый еще Советских времен прибор «ППТ».

С его помощью была выбрана пара транзисторов ГТ321Д с h21э = 120 и две пары МП10Б + МП14А с h21э около 40. Из десятка транзисторов 1Т906А удалось подобрать 3 шт. с бета 76 и пару с бета 78. Всё-таки серия 1Т проходила более серьезный отбор по параметрам при изготовлении.

После подбора транзисторов, сборка печатных плат согласно датагорской инструкции не заняла много времени. Надо ещё обратить внимание на напряжения электролитических конденсаторов. Оно должно быть не меньше чем выбранное напряжение питания усилителя.
Я использовал конденсаторы на 35 Вольт.

Поскольку я планировал получить от усилителя бОльшую мощность, потребовалось увеличить емкость выходного разделительного конденсатора раза в два, как минимум. Конденсатор такого номинала на плату уже не вмещался. Вместо него я впаял пару винтовых зажимов, чтобы можно было подключать на проводах любой понравившийся конденсатор, не обращая внимания на его размеры.

Другой важной проблемой была организация охлаждения выходных транзисторов. У меня нашлась пара одинаковых, довольно крупных радиаторов, но они были рассчитаны на крепеж к ним современных транзисторов в корпусе ТО-220.
Выход я нашел в старых горелых компьютерных блоках питания. Пара радиаторов из толстого алюминия 4 мм, на которые я закрепил через изолирующие прокладки транзисторы ГТ906, а уже сами эти радиаторы широким торцом через термопасту были прикручены винтами к большим радиаторам.


К этим же радиаторам при помощи металлических уголков были прикреплены и платы усилителя. Между ребер компьютерного радиатора, вблизи выходных транзисторов, удобно разместился диод Д310, который обеспечивает термостабильность усилителя. Его я не долго думая залил китайским термоклеем.

↑ Первое включение, наладка усилителя

Пришло время первого включения и испытания собранных усилителей. Делал я это при помощи лабораторного блока питания с ограничением по току.


Сначала настраивал на напряжении питания в 15 Вольт. Установил ток покоя усилителя 100 мА, отбалансировал выход, так чтобы на нем было ровно половина напряжения питания, потом плавно стал поднимать напряжение питания до нужных по задумке 30-ти Вольт.

В ходе этой операции пришлось немного изменить номиналы некоторых резисторов, т.к. при увеличении напряжения питания начинал резко возрастать ток покоя. Без БП с ограничением по току, я бы, наверное, лишился не одной пары выходных транзисторов. Но тут все обошлось.

↑ Немного измерений

После установки режимов по постоянному току подключил к усилителю генератор и осциллограф. Подал сигнал. На выходе ограничение сигнала (синий цвет) наступает при амплитуде примерно 12 Вольт на 4-омной нагрузке, а это соответствует мощности на выходе в 18 Вт. Ура!!! :yahoo:
Амплитуда сигнала на входе (желтый цвет) при этом примерно 1,5 Вольта. То есть усилитель имеет чувствительность порядка 1 Вольта RMS.

Полоса частот тоже порадовала. Практически без завала от 15 Гц до 60 кГц. Если убрать конденсаторы на 100 пФ из цепи обратной связи и на входе, наверное была бы ещё шире.


То, что надо! Это как раз соответствует уровню выходного сигнала звуковой платы компьютера, которая и будет использоваться в качестве основного источника сигнала.

Проверил, какой максимальный ток потребляет усилитель. При подаче на вход прямоугольного сигнала частотой 10 кГц амплитудой 1,5 В усилитель тянет от БП чуть меньше 2 А тока.

Теперь пришло время «краштеста». Устанавливаю в держатели предохранители на 1,5 А, выставляю на БП максимально возможное ограничение по току (у меня 5 А) и подаю на вход синус частотой 10 кГц. Вывожу мощность на максимум, когда начинается уже ограничение сигнала. После этого отверткой делаю КЗ в нагрузке. Предохранитель сгорает. Меняю предохранитель на новый, снова включаю усилитель – выходные транзисторы целые! После того как я сжёг три предохранителя (два на одной плате усилителя и один на другой), я решил, что тест на надежность пройден и теперь можно переходить к окончательной сборке усилителя в корпус.

↑ Общая сборка усилителя

Делаю предварительную примерку и начинаю слесарные работы по закреплению всех деталей в корпусе.


Силовой трансформатор тороидальный. Со страшным названием БЫ5.702.010-02, которое призвано было запутать вероятного противника. Трансформатор выдает на выходе 20 Вольт. Параметры этой обмотки по току мне найти не удалось, но накал лампы ГМ-70 (а это 3.5 А) он держит, не напрягаясь и не перегреваясь. Так что для питания двух каналов этого усилителя ему мощности хватит даже с запасом.

Выпрямительные диоды я использовал тоже германиевые Д305 (10 А, 50 V). Таким образом, получилось собрать усилитель, в котором нет ни одной кремниевой детали. Все по «феншую».

Конденсаторы фильтра — 2 шт. по 10000 мкФ. Хватило бы и по одному, но, как я писал вначале, жадность обуяла, к тому же место в корпусе было.


На выход поставил по три соединенных параллельно конденсатора 1000 мкФ 63 В. Конденсаторы качественные, от японской Матсушиты.


После того как все комплектующие надежно закреплены в корпусе, остается только их соединить между собой проводами, ничего не напутав. Монтаж я делал, используя медную моножилу сечением 0.5 кв мм в силиконовой термостойкой изоляции. Этот провод я брал из кабеля, которым проводят пожарную сигнализацию. Рекомендую к использованию. За счет того что провод жесткий, без особых усилий получается его ровно и аккуратно уложить в корпусе.


Вот и все. Осталось только поставить верхнюю крышку на место, подключить колонки и выбрать любимую мелодию для прослушивания.

↑ Итоги

Звук приятно порадовал: мягкий, неутомительный. Очень похож по звучанию на однотактный ламповый усилитель, а мне-то есть с чем сравнивать.
При этом усилитель обладает достаточной мощностью, чтобы раскачать тугие и низкочувствительные колонки и хорошей динамичностью, всеядностью к музыке от джаза до металла.

Ничуть не пожалел потраченного времени на сборку этого усилителя. Похоже, он у меня поселился надолго. Заводские платы и/или полные киты забирайте в нашем магазинчике.
Настоятельно рекомендую всем любителям хорошего звука.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации