Усилитель для наушников Zen Monster как готовая конструкция появился 9 лет назад и пользуется устойчивым спросом 🙂 Но иногда у меня все-таки спрашивают, доступен ли к заказу “старый добрый” Zen V. Оказывается, что многие увлеченные любители “музыки в наушниках” его слышали и, что самое интересное – его звучание им запомнилось.

Напомню, что Zen V – однотактный транзисторный усилитель, при его макетировании и отладке я ставил цель получить так называемый “ламповый” звук от транзисторной конструкции. Во многом это получилось, но не без недостатков. В силу своей “однотактности” Zen V довольно чувствителен к архитектуре и качеству комплектующих блока питания и особенно силового трансформатора. Неразличимо малый уровень помех на выходе усилителя достижим только в случае применения силового трансформатора, выполненного с пониженной индукцией сердечника и межобмоточным экраном и стабилизированного источника питания. Собственно, усилитель мощности Zen от Nelson Pass, который был взят мной за основу, идеологически-конструктивно выполнен примерно так же. Второй недостаток Zen V – довольно небольшая выходная мощность (около 6W@16Ohm в базовой конфигурации) и очевидные габаритные ограничения для ее увеличения.

Zen Monster, который успешно заменил Zen V, во многом свободен от этих недостатков, но и “звучит” немного иначе. В терминах “транзисторной ламповости” 🙂 звучание Zev V можно стравнить с усилителем на триодах, а Zen Monster – с усилителем на пентодах.

В далеком 2013 году, в поисках решения в дополнение к Zen V, я в том числе отмакетировал и “легендарный” усилитель JLH 1969 года, но конечно на современных транзисторах. Это был мой второй подход к JLH (первый подход был примерно в 1985 году и да, выходные транзисторы тогда были KT803)

Усилитель JLH отмечен множеством аудиофилов как очень музыкальный, способный сформировать почти такую же трехмерную звуковую сцену, как и хороший усилитель на лампах. Собственно John Linsley-Hood при разработке и отладке своей конструкции за эталон звука взял знаменитый двухтактный ламповый усилитель Williamson.

В процессе макетирования я столкнулся с рядом неожиданных сложностей. Во-первых, мне совершенно не понравилось то, как усилитель уходит в ограничение выходного напряжения сигнала. Вместо нормального, чисто обрезанного синуса на осциллографе отчетливо появлялись “ступенька, кочка и борода” 🙂 При этом частотный состав “бороды” был довольно широк, вплоть до нескольких мегагерц. Эти артефакты вроде бы вылечились традиционной LR цепочкой на выходе и увеличением тока покоя выше расчетного значения, но звучание усилителя все равно как-то меня не “вдохновляло” – оно не представляло ничего особенного и было очень похоже на звучание множества других транзисторных усилителей. Так же в процессе проведения контрольных измерений и прослушивания конструкции я заметил, что иногда, при длинном (более 2м) сигнальном кабеле и (только) при определенном положении ручки регулятора громкости усилитель возбуждался на частоте нескольких мегагерц. Возникающее возбуждение было небольшое, всего несколько десятков милливольт напряжения почти чистой синусоидальной формы на выходе усилителя и чтобы его заметить, нужно было приложить особое внимание и сохранять эмоциональную стабильность и самоконтроль. 🙂

Очевидно, что в этой ситуации явно было что-то “не то” и для решения проблемы требуется более внимательное прочтение первоисточников. Подобные проблемы наверняка замечались ранее, и помимо известной статьи “Simple Class A Amplifier” – Wireless World, April 1969, должно быть множество и других интересных оригинальных публикаций. И да, они конечно есть, например вот здесь можно найти подробный теоретический и практический разбор этой конструкции в 6-ти томах частях.

После неторопливого и внимательного изучения первоисточников я таки решил модифицировать схему усилителя JLH 1969 для его применения в качестве универсального высококачественного усилителя для наушников. Внесенные мной небольшие изменения заключаются в пересчете номиналов и добавлении нескольких резисторов и одного конденсатора в схему усилителя и в применении более эффективной (на мой взгляд) схемы фильтра блока питания. Помимо этого я экспериментальным путем установил более четкие рекомендации по коэффициентам h_21э применяемых транзисторов. Доработка очень благотоворно сказывается на стабильности усилителя как в случае емкостного, так и индуктивного и даже комплексного резистивно+индуктивно+емкостного характера импеданса нагрузки, а так же при работе с длинными сигнальными кабелями. Звучание этого транзисторного усилителя получается “тем самым” – музыкально-певучим с объемной сценой и “шелковыми” высокими частотами. Полагаю, что звучание оригинальной конструкции 1969 года было именно таким 🙂

Схема усилителя:

Для более правильного понимания назначения элементов схемы нужно вспомнить, что биполярные транзисторы управляются током. В этой конструкции режимы работы каскадов выбраны так, что ток коллектора T1 фактически является током базы T2, а ток эмиттера Т2 является током базы Т3. Это значит, что к выбору транзисторов нужно подойти очень внимательно. Подбор транзисторов по h_21э – обязателен, без этого характеристики и устойчивость усилителя будут существенно хуже ожидаемых и “звучать” усилитель не будет. Итак, h_21эТ1 должен быть > 150, h_21э T2 должен быть > 50, h_21э T3 и T4 обязательно должны быть одинаковы и >= 130. Резисторы R13 и R14 необходимы для плавного ограничения тока базы транзисторов на пиках сигнала, что убирает артефакты формы сигнала “кочка и борода” при перегрузке. Резистор R17 и фильтр НЧ R3C1 обеспечивают стабильность конструкции при подключении на вход длинных сигнальных кабелей. Фильтр НЧ на входе этого усилителя – обязателен, без него усилитель в большинстве случаев будет работать неустойчиво. Номинал резисторов R7 и R15 выбран так, чтобы ток через них был существенно (~в 10 раз) меньше тока коллектора T1 и тока эмиттера T2, по факту эти резисторы только задают начальные потенциалы на коллекторе T1 и эмиттере Т2. Первый каскад – усилитель напряжения, второй каскад – усилитель напряжения и фазоинвертор, выходной каскад – двухтактный, транзистор T3 (нижний по схеме) усиливает напряжение и ток сигнала, а транзистор T4 (верхний) усиливает ток сигнала, одновременно являясь динамической нагрузкой для каскада на T3. Усилитель охвачен 100% ООС по постоянному току (R9) и неглубокой ООС по переменному напряжению R9R8C5. Переменным резистором R6 выставляется постоянное напряжение на выходе усилителя, переменным резистором R11 регулируется ток покоя выходного каскада. Электролитические конденсаторы должны быть максимально “музыкального” типа, я предпочитаю Nichicon Gold, Panasonic FH, FC или Elna Silmic. Кондесатор С2 – электролитический неполярный, Nichicon Muse BP ES это именно то, то нужно в этом месте.

Схема блока питания:

Основные технические характеристики:

• Входное сопротивление = 10 кОм
• Выходное сопротивление =< 1.5 Ом
• Номинальная нагрузка = от 16 (и выше) Ом
• Номинальное входное напряжение = 1V RMS
• Максимальное выходное напряжение на нагрузке 1 кОм = 10V RMS
• Максимальное выходное напряжение на нагрузке 16 Ом >= 8V RMS
• Коэффициент усиления = 10…15 (зависит от выбранной глубины ООС)
• Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке = 16 Ом при выходном
  напряжении -6dB от максимального = 5 Гц…200 кГц
• Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 16 Ом при выходном
  напряжении -6dB от максимального <= 0.1%, в основном 2-я и 3-я
  гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20 dB

Несколько фото:

На фото – пара Zen Silver Monster (JLH) и один из популярных малогабаритных усилителей на лампах во время проведения испытаний и недавнего сравнительного прослушивания.

Вот отзывы от счастливых владельцев этой конструкции:

“… Доброго времени суток!!! Вчера получил посылку, очень порадовала логистика, спасибо за надёжную упаковку. Усилитель выглядит даже лучше чем на фото. Звук очень порадовал, слышно обсолютно все, а главное – шикарный басс… 🙂 Нисколько не жалею…Большое спасибо за отличный усь! Нужно,чтобы больше людей познакомились с этим прекрасным усилителем…” – Геннадий, Магнитогорск.

“Виктор, добрый день. Вчера получилось пару часов послушать ваш усилитель. Резюме – ожидания оправдались. Наушники раскрылись, рост по всем фронтам – микро и макродинамика, разрешение, края диапазона – все заметно преобразилось. Если раньше снорри СИ-5 для меня были просто неплохими закрытыми изодинамами, то теперь я понимаю, почему люди поднаторевшие в наушниковой теме считают их одними из лучших закрытых наушников…Вам большое спасибо за труд и очень достойный результат!  P.S. Внешне усилитель лаконичен и качественно собран – мне такой дизайн близок…” – Кирилл, Москва.

Ноябрь 2013…Ноябрь 2022 …Январь 2023 г. Владивосток