УМЗЧ Penultimate Zen Нельсона Пэсса (25 Вт)

Нельсон Пэсс, идеолог УМЗЧ по топологии Zen (далее усилители Зена) и руководитель Pass Labs, подводя итог восьмилетнего развития Zen-овской философии однокаскадных УМЗЧ, предложил Penultimate Zen.

Нельсон отмечает, что в нем устранены некоторые принципиальные ограничения первых усилителей Зена:

• низкое входное сопротивление;
• высокая чувствительность к пульсациям питающего напряжения;
• слабоватая линейность.

Низкое входное сопротивление было обусловлено тем, что в инвертирующем однокаскадном усилителе затвор полевого транзистора является «виртуальной землей». Входное сопротивление при этом определяется резистором между входом усилителя и затвором (который вместе с резистором с выхода на затвор образуют цепь ООС и определяют коэффициент передачи усилителя).

Вообще говоря, входное сопротивление полевого транзистора на постоянном токе практически равно бесконечности, поэтому входной резистор, казалось бы, можно увеличить до любой требуемой величины.

Однако, емкость затвор-сток мощного (и единственного активного элемента в первых усилителях Зена), умноженная в коэффициент усиления раз эффектом Миллера, да еще и нелинейно зависящая от напряжения исток-затвор, заставляет ограничивать сопротивление несколькими килоомами. Все это во избежание завала АЧХ и появления сильных нелинейных искажений на высших звуковых частотах.

Рис. 1. Схема УМЗЧ Penultimate Zen Нельсона Пэсса.

А это для большинства источников звукового сигнала слишком мало. В Penultimate Zen проблема решена дополнительным буферным каскадом на маломощном транзисторе Q4, собственные емкости которого на полтора-два порядка меньше, чем у мощного Q1.

Это дало возможность применить R2=Rвх=47 кОм, что приемлемо для любых источников сигнала. Кроме того, Q4 — это р-канальный, а Q1 — это n-канальный транзистор. Поэтому их суммарная амплитудная характеристика становится даже линейнее ввиду частичной компенсации нелинейности n-канального транзистора обратной нелинейностью р-канального.

Q2 и Q3 образуют улучшенный генератор тока — активную нагрузку Q4 по переменному току, обеспечивая ему также стабильный режим класса А по постоянному току.

На Q5 выполнен стабилизатор и активный фильтр пульсаций напряжения питания. Для достижения номинальной выходной мощности 25 Вт на 8-омной нагрузке начальный ток стока Q1 (и Q2) выбран 2 А. Это означает рассеивание на этих транзисторах по 40 Вт — их следует установить на эффективных радиаторах с тепловым сопротивлением не более 0,3 °С/Вт. Кроме указанных на схеме, в качестве Q1 можно использовать IRFP140 и IRFP240, тоже от International Rectifier.

Блок питания (рис. 2.55) выполнен на трансформаторе мощностью 300 Вт с двумя 18-вольтовыми вторичными обмотками. Налаживание сводится к установке резистором R4 на стоке Q1 постоянного напряжения, примерно на 2 В большего половины питающего (после стабилизатора на 05). т. е. 22 В.

Рис. 2. Схема блока питания.

Penultimate Zen обеспечивает равномерную АЧХ от 5 Гц до 100 кГц, коэффициент гармоник на уровне десятых долей процента и напряжение шумов на выходе не более 35 мкВ.

Это заметно лучше, чем у первых «настоящих» (т. е. однокаскадных и на одном усилительном элементе) усилителей Зена. Но улучшение-то достигнуто введением дополнительных каскадов и активных элементов.

Круг Зена замкнулся, и спираль диалектического развития, сделав очередной виток, вернулась к многокаскадной схемотехнике, отвергнув основной принцип Зеновской философии.

Рис. 3. АЧХ УМЗЧ Penultimate Zen.

Источник: Сухов Н. Е. - Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками.

Журнал Радиохобби