Полевой транзистор усилитель для гитары

Схема предварительного гитарного усилителя на полевых транзисторах.

Эффекты distortion, overdrive и канал чистый звук с радикально ламповым
звучанием.

Как ни крути, но классические модели гитарных ламповых усилителей, по мнению значительной части профессиональной публики — до сих пор являются эталоном звучания. В отличие от транзисторных (solid state) устройств, они дают наиболее качественный и «тёплый» гитарный звук и представляют собой один из тех редких случаев, когда современные технологии так и не смогли превзойти безупречную классику жанра.
Причём, в серьёзных моделях усилителей и комбиков предусмотрен весьма немалый запас усиления, что позволяет получать перегруз в лучших традициях лампового звучания без использования внешних металлоконструкций типа: Overdrive и Distortion.
Что касается недостатков, то они понятны и ёжику — это высокая цена и недетские массогабариты.

А можно ли заполучить подобный «ламповый» гитарный звук от полупроводникового устройства?
Можно, но для это надо сильно постараться, и достоверно понять: а за счёт чего, собственно, лампа в гитарном усилителе звучит «по ламповому»?
По большому счёту — статья, посвящённая схеме легенды лампового звука «Marshall JCM900», опубликованная нами (с подробным описанием и диаграммами) на странице (ссылка на страницу), и имела главную цель — ознакомить заинтересованную аудиторию с процессом формирования динамических процессов изделия как на чистом звуке, так и в режимах distortion/overdrive. Поэтому, поимев на странице по ссылке некоторую долю познаний, можно наморщить мозг и озвучить предварительные соображения:

1. Вольт-амперные характеристики вакуумных приборов играют значительную, но не принципиальную роль в формировании спектральной составляющей исходящего звука. Непринципиальную — ввиду того, что те же полевые транзисторы имеют достаточно близкие ВАХ и умеют выдавать чистый звук, спектрально приближённый к ламповому.
2. А вот, огромный динамический диапазон ламповых каскадов, присущий им за счёт высоких напряжений анодного напряжения — это собака, зарытая в сути первопричины пресловутого лампового звучания гитарного усилителя. И особенно это проявляется в режимах перегруза distortion/overdrive!
О чём это я?
А о том, что если мы вдумаемся в схему, приведённую по ссылке, то увидим, что первый каскад — это линейный усилитель, третий — тоже, а четвёртый — и вовсе повторитель напряжения. Т.е. всё формирование перегруза происходит во втором каскаде и диодном ограничителе, выполненном по достаточно нетрадиционной схеме.
А если ещё там же пройтись по диаграммам выходного сигнала, то можно отчётливо увидеть, что практически при любых положениях регуляторов усиления — ограничение сигнала происходит в достаточно мягкой форме, кроме, пожалуй, самых крайних положений, что на практике приводит к появлению некоторого количества песка в звучании инструмента.

Переходим к сути задачи:
Схема транзисторного аналога лампового гитарного усилителя должна быть выполнена на полевиках, являющихся твердотельными аналогами вакуумных приборов.
Напряжение питания усилителя должно быть максимально высоким.
А поскольку увеличить его до 250. 300 В нам едва ли удастся — придётся увеличивать количество усилительных каскадов, причём ограничение сигнала в каждом из них должно происходить в предельно мягкой форме.

Итак, подведём итоги! Главной целью сегодняшнего мероприятия является получение динамических характеристик нашего усилителя, максимально приближенных к ламповым аналогам, при бережном сохранении форм АЧХ, графики которых также были приведены на странице по вышеуказанной ссылке.

А понадобится нам для этого:
– голова с идеей — 1 шт,
– ухо без признаков заложенности — минимум 1 шт,
– гитарка, желательно со струнами — 1 шт,
– руки парные из правильного места — ровно две.
Разные деталюшки. Ну и схема электрическая принципиальная — также окажется в хозяйстве совсем не лишней.

Схема выполнена на полевых транзисторах 2SK117 с нормированным коэффициентом шума, что обеспечивает ей отличные шумовые характеристики.

Первый каскад (Т1) представляет собой усилитель, выполненный по схеме с общим истоком. В его функции входит не только усиление входного сигнала на 18. 19 дБ, но и некоторое обогащение его спектра частотами чётных (в основном 2-ой) гармоник, что особенно ощутимо при звучании чистой (неперегруженной) гитары, либо при низком уровне перегруза.
Интегрирующая цепочка R4, С4 предотвращает пролезание и последующее усиление радиочастотных помех.

Далее сигнал поступает на истоковый повторитель (Т2), к выходу которого подключён канал чистого звука, а так же переменный резистор R9, являющийся регулятором уровня усиления канала перегруза.
Диодный ограничитель (D1-D4) совместно с резисторами R11-R13 осуществляет очень мягкое ограничение поступающего на него сигнала, фиксируя его максимальную амплитуду на уровне

Следующие два одинаковых каскада на транзисторах Т3, Т5 с такими же диодными ограничителями на выходе имеют усиление по напряжению

по 20. 21 дБ каждый.
Помимо прочего, сток транзистора Т5 является выходом канала с низким уровнем перегруза, который условно можно назвать — «overdrive».

Ну и последний каскад, замыкающий процесс шлифовки гитарного звука, выполнен на транзисторе Т6. Он усиливает сигнал, поступающий с последнего диодного ограничителя, и посредством мягкого однотактного ограничения подводит черту под динамической и частотной обработкой сигнала.
Кстати, нелишне будет отметить, что за форму АЧХ усилителя отвечают, в той или иной степени, практически все неэлектролитические конденсаторы, приведённые на схеме.
Переключателями S1 и S3 осуществляется корректировка частотной характеристики усилителя по аналогии с маршаловским агрегатом, но, в отличие от него, не исключена возможность производить эти манипуляции при любом уровне усиления.

Истоковый повторитель (Т4) собирает все сигналы, поступающие с переключателей S2 и S4 режимов усиления сигнала, и передаёт их на трёхполосный регулятор тембра, выполненный в строгом соответствии со схемой, находящейся в чреве усилителя «Marshall JCM900».

С описанием работы схемы — пожалуй, всё. А смотреть диаграммы выходных напряжений, графики АЧХ, а также описывать процесс настройки схемы будем уже на следующей странице.

Источник

Тема: Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Опции темы

Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Доброго времени суток. Увидел данную схему подскажите стоит ли собирать? вот ссылка на статью https://vpayaem.ru/overdrive.html

Re: Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Попробуйте — расскажите.
Про гитарное усиление есть куча других форумов, здесь таким особо никто не занимается. Поэтому массовых ответов тут не будет.

Про схему. Удивляет обилие диодных ограничителей при полевиках, полевики тут получаются вроде как не при чём, можно было поставить биполяры или вообще ОУ. Ламповый гитарный усилитель работает совсем по другому.
Судя по осциллограммам ограничение симметричное(да и по схеме), т е будут выделяться нечётные гармоники. Что имеет мало общего с ламповыми гитарными усилителями, там ограничение несимметричное(в результате чего гармоники чётные) и важна межкаскадная коррекция, а так же то, что ламповый каскад инвертирует сигнал.
Примеров звука в статье нет, это тоже настораживает.

Альтернатива.
На полевиках.
https://guitar-gear.ru/forum/topic/2. page__st__1440
Обратить внимание на посты KMG и TrueVAL. Есть примеры звука.

Re: Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Попробуйте — расскажите.
Про гитарное усиление есть куча других форумов, здесь таким особо никто не занимается. Поэтому массовых ответов тут не будет.

Про схему. Удивляет обилие диодных ограничителей при полевиках, полевики тут получаются вроде как не при чём, можно было поставить биполяры или вообще ОУ. Ламповый гитарный усилитель работает совсем по другому.
Судя по осциллограммам ограничение симметричное(да и по схеме), т е будут выделяться нечётные гармоники. Что имеет мало общего с ламповыми гитарными усилителями, там ограничение несимметричное(в результате чего гармоники чётные) и важна межкаскадная коррекция, а так же то, что ламповый каскад инвертирует сигнал.
Примеров звука в статье нет, это тоже настораживает.

Альтернатива.
На полевиках.
https://guitar-gear.ru/forum/topic/2. page__st__1440
Обратить внимание на посты KMG и TrueVAL. Есть примеры звука.

Спасибо за ответ буду изучать. Хотелось бы преамп с чистым каналом и перегруженным, а так же регулировку нч, сч, вч. С выходом на усилитель мощности.

Источник

Project 101 – усилитель на полевых транзисторах от Рода Эллиота

Я часто говорил, что не являюсь фанатом усилителей мощности на полевых транзисторах, но этот усилитель изменил мои взгляды, и я считаю, что это «эталонная» система во всех отношениях. Он использует полевые транзисторы. Производительность очень хорошая, с невероятно низким уровнем искажений, большой мощностью, широкой полосой пропускания и «самозащитой» выходных транзисторов. Но это не означает, что усилитель не выйдет из строя, просто он гораздо более терпим к сбоям, чем биполярный транзисторный усилитель, а для ограничения тока требуется всего лишь пара стабилитронов.

Все дорожки на печатной плате выполнены как можно более короткими, что сводит к минимуму вероятность появления шума. Усилитель будет стабильно работать при напряжениях питания от ±5 В до ±70 В.

При напряжении питания ±70 В (которое не должно превышаться!), выходная мощность составляет около 180 Вт/8 Ом или 250 Вт/4 Ом. Кратковременная мощность около 240 Вт/8 Ом или 380 Вт/4 Ом. Рекомендуемое напряжение питания составляет ±56 В.

Если максимальная мощность не нужна, я предлагаю использовать напряжение питания ±56 В, полученное от трансформатора с вторичными обмотками 40 В + 40 В. Вы получите мощность около 150 Вт/8 Ом от такого напряжения, а также уменьшите требования, предъявляемые к выходным транзисторам и радиаторам.

На фото показана печатная плата. Выходные транзисторы монтируются под платой и крепятся винтами. Никакой другой монтаж не требуется. Зеленая жила вдоль переднего края плата является землей, так что основные токонесущие дорожки не были повреждены. Вся входная часть находится между электролитическими конденсаторами и намеренно максимально компактна. Это повышает производительность, гарантируя отсутствие длинных дорожек для входного каскада, которые в противном случае могут ловить шум, который может серьезно ухудшить звучание.

Первое, что вы заметите, это то, что номиналы элементов не показаны. Учитывая производительность схемы и тот факт, что я уже продал пару готовых усилителей, я не собираюсь раскрывать все свои секреты. Если вы хотите узнать номинал деталей, вы должны купить печатную плату.

Обратите внимание: наиболее важным аспектом дизайна является компоновка печатной платы, и очень сомнительно, что если вы создадите свою собственную плату, вы получите такие же параметры как у меня. Выходная мощность практически не изменяется, но искажения и стабильность достигаются благодаря компактной и тщательно спроектированной компоновке, которая сводит к минимуму любые неблагоприятные соединения на дорожках печатной платы, которые могут вызывать искажения.

Версия усилителя с пониженной мощностью

Как показано на приведенных ниже схемах усилитель может быть выполнен в версии с высокой или низкой мощностью. Если Вы выбрали версию с одной парой выходников, то лучше ограничится питанием до ±42 В, чтобы она могла управлять нагрузками на 4 и 8 Ом без избыточного рассеивания мощности. При этом напряжении можно получить около 80 Вт/8 Ом или 140 Вт/4 Ом. Естественно, двойные пары выходных транзисторов также могут использоваться при этом напряжении, обеспечивая гораздо лучшие тепловые характеристики (и, следовательно, более холодную работу), гораздо большую пиковую нагрузку по току и немного более высокую мощность. Эта версия может использоваться при любом напряжении от ±25 В до ±42 В.

В качестве выходных полевых транзисторов используются Hitachi/Renesas, 2SK1058 (N-канал) и 2SJ162 (P-канал). Они разработаны специально для аудио и намного более линейны, чем многие другие. К сожалению, они не дешевы, но их производительность в аудио намного лучше, чем в вертикальных MOSFET, HEXFET и т.д. Обратите внимание, что использование HEXFET или любого другого вертикального типа MOSFET не допускается.

Альтернатива (и, возможно, незначительно лучше, чем у серии 2SK/2SJ) – это Exicon ECX10N20 и ECX10P20 (доступны от Profusion PLC в Великобритании). Они были использованы в большинстве усилителей, которые я построил и работают очень хорошо. Таким образом, проверяйте доступность деталей перед покупкой печатной платы. Вы также можете использовать BUZ901P/BUZ905P или ALF08N16V/ALF08P16V. Минимальное номинальное напряжение составляет 160 В. Все остальные части вполне стандартные. Renesas также производит полевые транзисторы 2SK2221/2 и 2SJ351/2. Они имеют меньшую мощность (рассеиваемая мощность 100 Вт), но имеют довольно разумную цену и должны подходить для пониженных напряжений питания. ±42 В – рекомендуемое максимальное напряжение при использовании 2 пар в конфигурации высокой мощности, показанной ниже. Питании ±56 В допускается при нагрузке 8 Ом.

Версия усилителя с повышенной мощностью

Используется та же самая печатная плата, но есть дополнительная пара выходных транзисторов. Поскольку устройства работают параллельно, исходные резисторы используются для принудительного разделения тока. Хотя они могут быть заменены обычной жилой. Эта версия может работать при абсолютном максимальном напряжении питания до ±70 В (рекомендуется ±56 В) и будет выдавать среднее значение мощности в 180 Вт/8 Ом или 250 Вт/4 Ом. Пиковая мощность составляет 240 Вт/8 Ом или 380 Вт/4 Ом.

Транзисторы и полевые транзисторы в этой версии те же, что и для варианта с пониженной мощностью. Показанные дополнительные конденсаторы (C11 и C12) предназначены для балансировки емкости затвора. Транзисторы с P-каналом имеют значительно более высокую емкость затвора, чем их аналоги с N-каналом, а крышки гарантируют, что две стороны усилителя примерно равны. Без этих заглушек усилитель почти всегда будет нестабильным.

Как отмечено выше, печатная плата одинакова для обеих версий. Версия с высокой мощностью также может использоваться при более низких напряжениях питания, с небольшим увеличением мощности, но значительно более низкими рабочими температурами даже при максимальной мощности и большей надежностью.

В обеих версиях страница конструкторов дает дополнительную информацию, а схемы содержат расширенную цепь Цобеля на выходе для большей стабильности при самых сложных нагрузках. Это предусмотрено на печатной плате и позволяет усилителю оставаться стабильным практически при любых условиях.

Вся схема была оптимизирована для минимального тока в драйвере класса A, но при этом обеспечивала достаточный привод для обеспечения полной мощности до 25 кГц. Скорость нарастания в два раза выше, чем требуется для полной мощности при 20 кГц (15 В/мкс). Ее довольно просто увеличить, но этот усилитель уже превосходит многие другие, и более быстрая работа не требуется и не желательна.

В обеих версиях усилителя R7 и R8 выбраны для обеспечения тока в 5 мА через каскад усилителя напряжения. Вам нужно будет изменить значение, если будете использовать другое напряжение питания.

R7 = R8 = Vs / 10 (кОм) (где Vs – напряжение питания)

Например, установка правильного тока при питании ±42 В:

R7 = R8 = 42/10 = 4,2 кОм (используйте стандартное значение – 3,9 кОм)

Как указывалось выше, я настоятельно рекомендую вам приобрести плату для этого усилителя, иначе вы почти наверняка получите результаты, которые далеко не соответствуют реальным возможностям усилителя. Печатная плата также делает конструкцию легкой, кроме блока питания, установленного на самой плате. Как и многие другие усилители мощности, полевые транзисторы монтируются под платой, для чего требуется всего два (или четыре) винта для крепления печатной платы и выходных устройств. Как всегда, полная информация о конструкции будет доступна при покупке платы.

Радиаторы. Поскольку усилитель предназначен для использования в Hi-Fi, вентиляторы нежелательны, поэтому радиатор должен быть значительным. Я предлагаю вам использовать радиатор с тепловым сопротивлением около 0,4 °C/Вт для версии с высокой мощностью. Конечно, она может быть несколько меньше для версии с низким энергопотреблением, но я рекомендую, чтобы она была не меньше чем

Используемые радиаторы должны иметь полностью плоскую заднюю стенку, без каких-либо выступов или чего-либо еще. Выходные транзисторы должны быть электрически изолированы от радиатора, и вы можете использовать тонкие изоляторы из слюды, каптона (25 мкм) или оксида алюминия. Не пытайтесь использовать силиконовые прокладки – они имеют слишком большое тепловое сопротивление и приведут к выходу из строя транзисторов.

Предлагаемый блок питания полностью условен. Трансформатор для источника питания должен соответствовать ожидаемой мощности, которую вы хотите получить от усилителя. В следующей таблице приведены рекомендуемые значения напряжения трансформатора и мощность для одного канала. Используйте два трансформатора или один с удвоенным значением мощности для стерео. Например, трансформатор с питанием на вторичке 40-0-40 В и мощность 300 Вт может использоваться для стереофонического усилителя мощностью 150 Вт, который используется для Hi-Fi.

Выходная мощность

> 180 Вт

275 Вт

АС, В	DC, В	Вт	Вт/8 Ом
20-0-20	±28	100	40	Отлично подойдет для использования в маломощном варианте
25-0-25	±35	100	50	Штраф за использование в системе Hi-Fi
30-0-30	±42	160	80	Максимальное напряжение для версии с пониженной мощностью
40-0-40	±56	200	150	Рекомендуемое напряжение питания для версии с повышенной мощностью
50-0-50	±70	300	240	Абсолютный максимум, может использоваться, но не рекомендуется

Обратите внимание, что все показанные мощности являются «кратковременными» или пиковыми – постоянная мощность всегда будет меньше, поскольку источник питания падает при нагрузке. Пиковые уровни мощности обычно достигаются (или приближаются) к большинству музыки, потому что ее переходные процессы обычно на 6–10 дБ превышают среднюю выходную мощность. Показанные значения мощности трансформатора приведены только для справки – можно использовать более крупные или меньшие блоки с незначительным увеличением или уменьшением пиковой мощности.

На рисунке выше показана принципиальная электрическая схема источника питания ±56 В, и в этом нет ничего нового. Как всегда я рекомендую диодный мост 400 В/35 А с установкой на радиатор.

Конденсаторы фильтра должны быть рассчитаны (как минимум) на номинальное напряжение питания, а лучше выше. Если возможно, используйте конденсаторы с температурой 105 °C.

Примечание. Предохранитель следует выбирать в соответствии с размером силового трансформатора. Для любого тороидального трансформатора мощностью выше 300 Вт настоятельно рекомендуется схема плавного пуска. Используйте предохранитель, рекомендованный производителем трансформатора.

Источник постоянного тока должен быть взят от клемм конденсатора, а не от диодного моста. Использование нескольких маленьких конденсаторов даст лучшую производительность, чем один большой, и, как правило, так дешевле. Например, производительность 10 конденсаторов емкостью 1000 мкФ намного лучше (во всех отношениях), чем один на 10000 мкФ.

Приобретая печатную плату, вы не только получите все значения компонентов, но также получите доступ к информации для источника питания, оптимизированного для наилучшей производительности для обычного источника питания.

Подключите к подходящему источнику питания – помните, что заземление должно быть подключено! При первом включении используйте последовательно с каждым источником питания «защитные» резисторы от 10 до 22 Ом, чтобы ограничить ток, если вы допустили ошибку в проводке.

Перевод: LDS, специально для ldsound.ru

На момент декабря 2019 года печатная плата стоит 20 долларов.

Автор проекта: Род Эллиот Elliott Sound Products

34 комментария: Project 101 – усилитель на полевых транзисторах от Рода Эллиота

На момент перевода и написании статьи, я не знал, что номиналы схемы не показаны. Но на пол пути останавливаться не стал и довел статью до конца. Автор скрыл номиналы элементов, но после покупки ПП Вы узнаете все подробности. Цена на данный момент 20 долларов.
А вот и сам автор, можно познакомится, если кто не знал):

Номиналы установить не то, чтобы просто, а очень просто. Достаточно взять его же схемы на биполярных транзисторах . Секрет Полишинеля.
Дядька – гениальный, в чём нет сомнений. И схемы продуманы и просчитаны по принципу: надо – бери, делай. К каждой схеме -лабораторная работа со всеми измерениями и комментариями. Вот это и означает:профессионал.
В альбоме есть похожая схема на бипролярах в А классе, чуть уточнить номиналы и можно повторять. А кому такое не под силу, можно глянуть фото платы усилителя, там цветной код на резисторах , тоже великий секрет

дядя Паша, приятель и гений электроники, повторил несколько схем отЭллиотта, пришел в восторг, они все с полпинка работают и звучат совершенно удивительно. А я смотрю на схемы и получаю эстетическое удовольствие, как там все просто и продуманно одновременно.

Сразу сомнение. Есть усилитель с питанием два по 56 вольт, 112 вольт. Даже если взять четвертую часть от этого питания, как чистый синус , это почти 30 вольт в нагрузке, более 100 ватт на 8 Омах. Куда деть такое, вряд ли музыку слушать. Стены в доме подвигать- да. А на 4 Омах вообще жуть, 200ватт.
Это уже для улицы, праздники озвучивать, с подвыпившими гостями. Там всегда мало громкости, душа просит навалить.
Опять же- ставить в усилитель для умца-ца ценные латералы…..Ну, я не знаю.

Тут дело каждого, но с нашими авторами я такого не видел. Продаются платы для сборки – это нужное дело, или готовые платы. А тут 20 дол. процентов 30 от стоимости деталей на всей ПП. Да и смысл? Я сейчас куплю, сюда добавлю и закончилась его тайна. Хотя в поиске не нашел таких схем.

Источник