Николай Трошин

Германиевый усилитель класса А.

Давно хотелось сделать усилитель класса А на германиевых транзисторах. Преимущества таких усилителей известны: это - низкие нелинейные искажения простота схемы, - постоянная потребляемая мощность, не зависящая от уровня выходной мощности что в свою очередь  тоже приводит к снижению искажений.
Есть и недостатки: - большая мощность рассеиваемая транзисторами выходного каскада, что приводит к их значительному нагреву, из чего следует - сложность получения выходной мощности усилителя более 10…15 Вт.

Однако, как показывает жизнь, выходной мощности 10 Вт. (в стерео варианте 2*10 Вт), бывает вполне достаточно для нормального озвучивания помещения средних размеров, при наличии акустической системы средней чувствительности.
Попробуем определиться с транзисторами для выходного каскада. Поскольку они рассеивают значительную мощность (при 10ваттном варианте усилителя на каждом транзисторе выходного каскада рассеивается не менее 20 Вт), допустимая мощность этих транзисторов должна быть достаточно велика.
Допустим, что температура корпуса транзистора на радиаторе составляет 55 градусов (при температуре в помещении 25 градусов). Это совсем немного для подобных усилителей. По справочным данным на ГТ806 мощность на коллекторе не должна превышать 15 Вт (при 55 град.) При более высокой температуре допустимая мощность еще меньше. Поэтому на ГТ806 вряд ли получим 10 Вт на выходе усилителя.

Остаются из отечественных 1Т813 и П210. Транзисторы 1Т813 крайне редки. Поэтому попробуем П210.
Полазив по просторам интернета в поисках схем усилителей  А класса, обнаружил, что кроме схемы Линси Худа в разных вариантах, ничего другого практически нет.
Собрав ее с П210 на выходе убедился, что на низких и средних частотах она работает хорошо, а на высоких (20кгц) удается получить всего 1-1,5 Вт неискаженной мощности.
Объясняется это видимо тем, что один из выходных транзисторов включен по схеме с общим эмиттером, преимуществом которой является усиление как по току так и по напряжению, а недостатком - неважные частотные свойства, особенно при использовании нч транзисторов.
Вследствие этого возникла мысль построить схему так, чтобы усиление по напряжению обеспечивалось первыми каскадами усилителя, а выходной каскад работал бы чисто, как усилитель тока с включением транзистора с общим коллектором.
Такой каскад имеет обычно лучшие частотные свойства, чем каскад с общим эмиттером. Схема усилителя в упрощённом для понимания виде представлена на рис. 1.

Однако в реальной жизни все несколько сложнее:
1. Поскольку транзисторы VT2 VT3 работают в режиме большего сигнала, для получения максимальной амплитуды и малых искажений, а также максимального усиления при разомкнутой ООС  - вместо резисторов R6 R7 должны быть источники тока.
2. Для получения большего усиления (при разомкнутой ООС), желательно увеличить коэффициент усиления и рабочий ток транзистора первого каскада.
В итоге получилась вот такая схема (рис 2).

В коллекторной цепи транзистора VT6, стоит своеобразный источник тока. Поскольку для его изготовления нужен мощный N-P-N германиевый транзистор, а я знаю только один такой - это ГТ705, который довольно редкий.
Было принято решение собрать его аналог - составной транзистор по схеме Шиклаи на транзисторах МП37б и П214. Схема содержит всего три каскада усиления, по этому желательно иметь К ус VT6 не менее 80, VT8 не менее 50.
Настройка схемы сводится к установке на эмиттере VT8 половины напряжения питания. Данный усилитель обеспечивает выходную мощность до 10 вт при нагрузке 8 ом. Диапазон рабочих частот 20-20000 Гц.
Звучание очень приятное. При использовании приличной акустической системы, разницу звучания форматов МР3 320кб и lossless - я различаю.

Схема нормально работает и без подбора транзисторов по Кус, однако при Кус VT8 - 40, выходная мощность на частоте 20000 Гц составит примерно 8 Вт. Это не критично, поскольку в реальном музыкальном сигнале уровень столь высоких частот гораздо ниже чем на СЧ и НЧ. Кус П210 менее 40 встречаются редко.

При наличии транзистора ГТ705, схему можно упростить. Ставим его на место VT4. VT5 из схемы убираем. Резистор R8 уменьшаем до 1.5 кОм. Можно убрать VT2 без большой потери качества. При этом R5 1,5 кОм, R6 750 Ом, R7 100 Ом.

Детали:
Конденсаторы должны быть приличного качества. На вход можно поставить пленочный. Все резисторы мощностью 0,125 Вт, кроме резисторов R11 и R12. Резистор R11 - 5 Вт, R12 - 1 Вт.
Очень важен номинал резисторов R 10 - 1ом, R12 - 0,15ом. От этого зависит правильный режим работы усилителя.
Особое внимание нужно уделить радиаторам выходных транзисторов. Они должны быть площадью рассеивания не менее 1000 кв. см. на каждый выходной транзистор, либо применить принудительный обдув, на транзисторы П605 и П214 - не менее 100 кв. см. и!!! НИКАКИХ ПРОКЛАДОК между транзистором и радиатором  а вот термо-проводящую пасту использовать – желательно.
При использовании нагрузки 4 Ом, нужно снизить напряжение питания до 20в, R12 до 0,1ом. Кус VT8 - желательно не менее 60, либо поставить параллельно еще один П210 (в эмиттерах каждого - резистор 0,1 Ом).

Ток потребляемый от источника питания примерно 1,7 А при нагрузке 8 Ом и 2.5 А при нагрузке 4 Ом. 
Еще несколько слов. На кремниевых транзисторах усилитель получается заметно проще, а звучание тоже весьма достойное. Возможно схему позднее представлю .