A la Hiraga

En Klasse A Forsterker



Tilbake på åttitallet publiserte Jean Hiraga blant flere design en forsterker kalt Le Monstre i det franske audiomagasinet l’Audiophile. På tross av navnet var det en klasse A forsterker med «bare» 8 W utgangseffekt. Det var den enorme spenningsforsyningen med blant annet batterier som ga navn til forsterkeren. Du kan finne den originale artikkelen (på fransk) med en engelsk oversettelse here. På dette nettstedet kan du også finne en 20 W forsterker med bare bipolare transistorer. På denne tiden modifiserte jeg skjemaet for Hiraga Le Monstre og bygde en 25 W forsterker istedenfor. Det originale skjemaet for Le Monstre er vist nedenfor med mine modifikasjoner. Men etter å ha flyttet rundt et par ganger ble denne forsterkeren byttet ut med enannen.




Nå har jeg gått tilbake til denne forsterkeren, der jeg delvis følger det modifiserte skjemaet ovenfor, men uten å bruke paret C2922 og A1216 (Jeg husker ikke hva slags drivere som ble brukt i den første versjonen mange år tilbake). Da brukte jeg en 2x18 V transformator med CRC-filtrering som ga pluss/minus 24 V (ingen enorm strømforsyning). Skjemaet somjeg bruker nå, er vist nedenfor.



Som det kan ses, er Offset-potensiometret erstattet med to(RV 13 and RV 14 ). Dette gjør det mye enklere å sette hvilestrømmen i utgangstransistorene (Q 22 and Q 23 ). Med bare ett potensiometer må motstandene R 7 og R 8 velges til en passende verdi for å sette denne hvilestrømmen. Nå er det mulig å sette strømmen i felteffekttransistorene (Q 11 and Q 12 ) med disse potensiometrene slik at både offset på utgangen kan nulles ut og hvilestrømmen kanvelges til en passende verdi; jeg har valgt ca. 1,5 Ampere.

Det er nødvendig å si noen ord om valg av transistorer. Felteffekttransistorene er matsjede 2SK170GR og 2SJ74GR med en I DSS på 4 mA. Disse transistorene produseres ikke lenger av Toshiba, men produseres i små antall av Linear systems (kalt LSK170 og LSJ74). De bipolare transistorene 2SC2240/2SA970 (Q 9 /Q 10 ) var liggende tilgjengelig da forsterkeren ble bygd. Disse transistorene er ikke kritisk, så for eksempel 2SC1775/2SA872 kan gjøre samme nytten. Driverne 2SA1209/2SC2911 (Q 17 /Q 18 ) ble valgt siden de har en lav kollektor-base kapasitans (C ob ), men dette valget var ikke uten problemer, som nevnt senere.
Effekttransistorene 2SC5200/2SA1943 (Q 22 /Q 23 ) ble valgt siden de er gode transistorer som er lett tilgjengelige for en rimelig pris og passende hus (TO3P). Det benyttes kaskode for å redusere effekten av drain/gate-kapasiteten (C rss ) for felteffekttransistorene, særlig for P-kanalen. Dette resulterer i redusert Miller-effekt, med lavere forvrengning som resultat for høyere frekvenser, høy kildeimpedans og høy forsterkning. Forsterkningen i inngangstrinnet er omtrent lik:


Forsterkningen i utgangstrinnet er omtrent lik:


Dette gir en total åpensløyfeforsterkning på ca. 40 dB. Transistorene Q 17 -Q 22 og Q 18 -Q 23 utgjør Darlington Sziklai par, men arbeider som et felles emittertrinn siden utgangssignalet er tatt fra emitterne av effekttransistorene. Motstanden R 19 er lagt til for å redusere strømsvinget i Q 17 and Q 18 , noe som resulterer i lavere forvrengning. Lukketsløyfeforsterkningen settes av R 16 /R 15 og er ca. 20x (26 dB). Hvis R 28 brukes, reduseres forsterkningen til omtrent halvparten: 10x (20 dB). Lukketsløyfeforsterkningen påvirker utgangsimpedansen, som er omtrent 1,4 ohm for 26 dB forsterkning og omtrent halvparten (0.7 ohm) for 20 dB forsterkning. Men vær oppmerksom på at ikke alle høyttalere liker en for høy utgangsimpedans. Med 20 dB forsterkning er forvrengningen ca. 0.03 % for 12,5 W ut (halv utgangseffekt) med en strømforsyning på pluss/minus 24 V. Åpensløyfebåndbredde er meget høy. Med driverne 2SA1209/2SC2911 førte dette til ustabilitet. Den beste kuren mot dette var å lodde 47 pF kondensatorer direkte mellom base og kollektor på disse transistorene. Kondensatoren C 27 ble da valgt til å være 330 pF ved en lukketsløyfeforsterkning på 20 dB. Dette resulterte i en båndbredde på over 1 MHz. Et tolags kretskort er blitt laget til hver kanal av forsterkeren. Små kjølefinner er montert på drivertransistorene, se bildet nedenfor. Effekttransistorene er montert på de store kjølefinnene, det er også kretskortene. Det brukes metallfilmmotstander med 1 % toleranse for hele forsterkeren. Alle motstander er på 0.6 W med unntak av R 20 og R 21 på 3 W og R 16 og R 28 på 2 W. En stor kjølefinne på 0.3 K/W er brukt for hver av kanalene.

Komponentside, loddeside og komponentplassering er vist nedenfor. Om du er interessert, er PCB- og Gerber-filer tilgjengelig. KiCad ble forøvrig brukt for skjemategning og utleggav designet.

Strømforsyningen utgjøres av blant annet en 2x18 V 500 VA transformator felles for begge kanaler. Det er brukt separat likeretter og filter for hver kanal. CRC-filtreringen består av  22000 μF kondensatorer og 1 ohm motstander, se nedenfor. Dette er å betrakte som minimum. For effektive høyttalere må det sannsynligvis velges høyere verdier påkondensatorene.


Til slutt må jeg si at denne forsterkeren har en bemerkelsesverdig nøytral og god lyd på tross av dens enkelhet. Ja, den lyder bedre enn forsterkere med mange flere transistorer ogmed høyere utgangseffekt; kvalitet foran kvantitet, for å si det slik.



Please notice:
This project description is for non-commercial use, only. Using this document on a site and charging a fee for download is vialation of non-commercial use and prone to demand for payment. So, for commercial use, contact me for agreement of terms. This page, however, can be downloaded for own use, and linked to, not violating term of non-commercial use.



 
Hjem
Copyright©2020

Knut Harald Nygaard