Схемы усилителей мощности на германиевых транзисторах.
Секреты звучания забытых германиевых УНЧ.
Эх, жалко пацанов — королевство маловато, разгуляться негде!
Ни ламповых тебе однотактников, ни гераниевых раритетов. Что ещё остаётся пытливому уму неоперившегося меломана?
Разве что брейкануть под японское хокку, да кайфануть для большего эффекта под уханье бумбокса.
«Кремний — всему голова» — крикнут яростные члены на форумных дебатах.
«Не надо впаривать нам этот шняга-силикатный экстракт» — вторят им другие, «для начала послушайте своими руками, а потом делайте свои тупоголовые выводы».
На самом деле, слушать надо!
Перелопатить определённое количество разномастной усилительной аппаратуры — тоже надо.
Не обязательно быть музыкантом со стажем, но таить в себе зачатки какого-никакого слуха — опять же, надо.
И тогда любой пацак, владелец старого пепелаца, сможет авторитетно заявить: «Однако разница в звуке есть, и она весьма существенна!»
На этой странице поговорим об УНЧ на германиевых транзисторах.
Своеобразие германиевого звучания, как правило, сводится к двум устойчивым постулатам:
1. Усилители на германиевых транзисторах отличаются музыкальностью,
2. Звук похож на звук ламповика.
И если первый пункт у меня возражений не вызывает, то со вторым мнением коллег позволю вежливо не согласиться — не похож, абсолютно разное звучание.
Электрофон сетевой транзисторный «Вега-101-стерео» с усилителем на германиевых транзисторах, выпускаемый Бердским радиозаводов с начала 1972 по 1982 год, заложил в головы современников основы понимания того, каким должен быть высококачественный стереофонический звук.
Время шло, появлялись на свет и более продвинутые вертушки с магнитными звукоснимателями, и значительно более мощные УНЧ на кремниевых транзисторах с незаурядными характеристиками.
Однако душещипательные воспоминания о том, как звучали в конце 70-ых простенькие Веги с их примитивной схемотехникой открыли историю ожесточённой борьбы человечества с феноменом транзисторного звучания.
Ну да и ладно, пора переходить на новый уровень — нарисовать пару-тройку принципиальных схем усилителей низкой частоты на германиевых транзисторах, но для начала озадачусь вопросом: Что любит и что не любит германий?
1. Германий любит простоту и не приемлет наворотов. Дифференциальный каскад с источником тока в цепи эмиттера — уже является буржуазным излишеством.
2. Германий не любит перегрева, легко может напустить дыма и отправиться к праотцам электроники Амперу и Ому в ответ на потерю бдительности в процессе настройки схемы.
А теперь обещанные схемы.
Рис.1 Схема усилителя мощностью 1,5 Вт
Номинальная мощность усилителя при коэффициенте гармоник на частоте 1000Гц менее 0,1% — 1 Вт, максимальная — 1,5Вт, чувствительность по входу — 0,2 В.
Усилитель сохраняет работоспособность при понижении напряжения питания до 9В.
Подбором номинала резистора R8 устанавливается значение напряжения на эмиттерах выходных транзисторов, равное половине напряжения питания.
Подбором номинала резистора R2 устанавливается значение напряжения на коллекторе транзистора V1, равное половине напряжения питания.
Рис.2 Схема однотактного усилителя класса А
Схема, приведённая на Рис.2 — для эстетов, желающих порадовать свой слуховой аппарат ни с чем не сравнимым звуком однотактного усилителя, работающего в чистом режиме А.
Для настройки усилителя следует подбором номинала резистора R9 установить ток покоя выходного транзистора — 150мА.
Рис.3 Схема германиевого усилителя мощностью 10 Вт
На рис.3 показана принципиальная схема универсального усилителя НЧ, собранного на девяти транзисторах и развивающего выходную мощность до 10 Вт при сопротивлении нагрузки 4 Ом и входном напряжении около 10 мВ.
При налаживании устройства подстроечным резистором R2 устанавливают выходное напряжение в точке соединения транзисторов VT8 и VT9 равным половине напряжения питания.
Рис.4 Схема мощного усилителя на германиевых транзисторах
Схема более мощного усилителя приведена на Рис.4. Усилитель рассчитан на подключение электрогитары и микрофона, но может быть использован также совместно с проигрывателем, магнитофоном или радиоприёмником.
Основные технические данные, приведённые автором:
Номинальная выходная мощность — 30 Вт.
Максимальная выходная мощность — 40 Вт.
Сопротивление нагрузки 3,5-5 Ом.
Полоса рабочих частот 30-16000 Гц.
Коэффициент нелинейных искажений — не более 1,5%.
Чувствительность с выхода микрофона — 10 мВ.
Чувствительность с выхода электрогитары — 0,1 В.
Напряжение 15 В на коллекторе транзистора Т10 устанавливают резистором R19.
Ток покоя всего усилителя не должен превышать 170 мА.
Рис.5 Схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B
На Рис.5 приведена схема простого и мощного усилителя на германиевых транзисторах DTG110B. При подключении к его входу любого УНЧ мощностью 1,5-2 Вт устройство выдаёт на 8-ми омную нагрузку около 50 Вт чистого германиевого звука.
Согласующий трансформатор Т1 выполнен на железе Ш24 (толщина пакета 20-25мм) и содержит 3 одинаковые обмотки по 120 витков, намотанных на картонном каркасе проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,5-0,7мм.
Налаживание устройства заключается в подборе значений резисторов R2 R4 для достижения на выходе схемы нулевого потенциала и тока покоя транзисторов — 120-150 мА.
При снижении напряжения питания на каждом плече до 30В транзисторы DTG110B без каких-либо колебаний могут быть заменены на отечественные П210А.
Именно таким путём пошёл большой поклонник «германиевого» звука, схемотехник и постоянный участник выставок «Российский Hi-End» Жан Цихисели.
Вот что он пишет про свою конструкцию германиевого УМЗЧ, являющуюся развитием темы усилителя с согласующим трансформатором (Рис.6): 
Рис.6 Схема усилителя на транзисторах П-210
«Вашему вниманию представлен германиевый усилитель с выходной мощностью 60 Вт на нагрузке 8 Ом. Выходные транзисторы, используемые в усилителе, П210А, П210Ш. Полоса частот: 20-16000гц. Субъективной нехватки высоких частот практически не ощущается. При нагрузке 4 Ом усилитель выдаёт 100вт.
Согласующий трансформатор выполнен на железе Ш20 на 40. Первичная обмотка разделена на две части и содержит 480 вит.
Вторичная обмотка содержит 72 витка и мотается в два провода одновременно. Сначала наматывается 240 вит первички, затем вторичка, затем снова 240 вит первички.
Диаметр провода первички 0,355 мм, вторички 0,63 мм.
Трансформатор собирается встык (с зазором), зазор — прокладка из кабельной бумаги примерно 0,25 мм.
Резистор номиналом 120 Ом включён для гарантированного отсутствия самовозбуждения при отключённой нагрузке.
Цепочки 250 Ом + 2 по 4.7 Ом, служат для подачи начального смещения на базы выходных транзисторов. С помощью подстроечных резисторов 4,7 Ом устанавливается ток покоя 100ма. Выходные транзисторы П210 должны быть при этом практически едва тёплые.
Для точной установки нулевого потенциала резисторы 250 Ом должны быть точно подобраны. В реальной конструкции они состоят из четырёх резисторов по 1 кОм 2вт.
Для плавной установки тока покоя используются подстроечные резисторы R18, R19 типа СП5-3В 4,7 Ом 5%».
Честно говоря, я не сильно понимаю, каким образом транзисторы П210А с Uкэ max = 65 В будут нормально и надёжно работать в устройстве с напряжением питания ± 40 В. Однако есть такая схема и есть такой автор, и слов из песни не выкинешь, и не пропьёшь талант, тем более, что в материальной жизни этот усилитель существует и наверняка кого-то радует красивым и мощным германиевым звуком.
Ладно, едем дальше. 
Рис.7 Усилитель мощностью 30Вт на ГТ806
Схема, представленная на Рис.7, является переработанным под «германий» вариантом усилителя НЧ из статьи Николая Трошина журнале Радио №8 за 1989г (стр. 51-55). Творцом переработки является сам автор статьи. Вот что он пишет на страннице сайта http://vprl.ru:
«Выходная мощность этого усилителя 30 Вт при сопротивлении нагрузки акустических систем 4 Ома, и примерно 18 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом.
Напряжение питания усилителя (U пит) двухполярное ±25 В;
Диапазон рабочих частот 20Гц…20кГц:
Транзисторы МП40А можно заменить на транзисторы МП21, МП25, МП26. Транзисторы ГТ402Г – на ГТ402В; ГТ404Г – на ГТ404В;
Выходные транзисторы ГТ806 можно ставить любых буквенных индексов. Применять более низкочастотные транзисторы типа П210, П216, П217 в этой схеме не рекомендую, поскольку на частотах выше 10кГц они здесь работают плоховато (заметны искажения), видимо, из-за нехватки усиления тока на высокой частоте.
Площадь радиаторов на выходные транзисторы должна быть не менее 200 см2, на предоконечные транзисторы не менее 10 см2.
На транзисторы типа ГТ402 радиаторы удобно делать из медной (латунной) или алюминиевой пластины, толщиной 0,5 мм, размером 44х26.5 мм.
Настройка правильно собранного из исправных элементов усилителя сводится к установке подстроечным резистором тока покоя выходного каскада 100мА (удобно контролировать на эмиттерном резисторе 1 Ом – напряжение 100мВ).
Диод VD1 желательно приклеить или прижать к радиатору выходного транзистора, что способствует лучшей термостабилизации. Однако если этого не делать, ток покоя выходного каскада от холодного 100мА до горячего 300мА меняется, в общем-то, не катастрофично.
Важно: перед первым включением необходимо выставить подстроечный резистор в нулевое сопротивление.
После настройки желательно подстроечный резистор выпаять из схемы, измерить его реальное сопротивление и заменить на постоянный».
Я никогда не ставил в выходные каскады УМЗЧ высокочастотные транзисторы ГТ806, однако знаю, что при их использовании порой возникают сложности, связанные как с устойчивостью усилителя, так и с надёжностью изделия, связанной с внезапными отказами транзисторов.
Такого же мнения придерживается и Жан Цихисели, который для звуковых целей рекомендует использовать следующий ряд германиевых транзисторов (из числа отечественных): П201, П202, П203, П4, 1Т403, ГТ402, ГТ404, ГТ703, ГТ705, П213-П217, П208, П210.
Источник
Самодельный УНЧ на германиевых транзисторах
Для тех, у кого еще остались в старых запасах транзисторы серии ГТ и П, предлагаю для повторения свою конструкцию УНЧ на германиевых транзисторах П210. Схема была взята мною с не помню за какой год брошюры «в помощь радиолюбителю». В оригинале схемы использовались транзисторы МП42, МП37 и П217.
С этим комплектом заявленная номинальная мощность достигала порядка 15Вт. Имея в своих запасах с пол сотни германиевых транзисторов П210 я долгое время перекладывал их из одного угла в другой. И вот, однажды начитавшись форумов и всевозможных статей про усилители на германиевых транзисторах, решил наконец-то собрать УНЧ на этих самых П210х.
Много положительных отзывов, но и не меньше критики было прочитано о применении транзисторов ГТ серии в усилителях мощности низкой частоты. Дабы проверить написанное и дать свою оценку — занялся сборкой. Было собрано два варианта схемы: на пяти транзисторах по классической топологии (Рис.2) и схема с дифкаскадом(Рис.1). В конечном итоге предпочтение было отдано схеме с дифкаскадом.
Рис. 1. Принципиальная схема усилителя мощности низкой частоты (УМЗЧ) на германиевых транзисторах. Вариант 1. Схема с дифкаскадом.
Рис. 2. Схема усилителя низкой частоты (УНЧ) на германиевых транзисторах. Вариант 2. УМЗЧ на пяти транзисторах.
Несколько слов о первой схеме (рис.2.) на пяти транзисторах: настройки никакой практически не требует, если детали все исправны то работает сразу. Настройка сводится к установке половины напряжения питания на выходе. Схема достаточно надежна.
Для полного отсутствия фона переменного тока достаточно в выпрямителе емкости в 4700мкФ. При напряжении питания 42В, максимальная выходная мощность усилителя достигала 38 Ватт. Более точно не измерял. Из достоинств — отсутствуют искажения типа ступенька, именно германиевые транзисторы в такой схеме имеют этот плюс.
Из недостатков — режимы работы оконечных транзисторов близки к предельно допустимым, резко снижают надежность последних. При длительной работе примерно в 75 процентов от максимальной мощности, оконечные транзисторы довольно сильно нагреваются. Радиаторы что на фото нагревались до 60 градусов.
Нужно отметить,что максимальная температура до пробоя перехода П210 по паспорту составляет примерно 85 градусов (у кремния для примера эта граница равна 125 градусов).
Вторая схема(рис. 1.) с дифкаскадом имеет ряд преимуществ перед схемой на 5ти транзисторах, а именно: установка тока покоя (мною выставлялся 200мА ), температурный режим более мягкий. При питании от двухполярного источника 35В выходная мощность усилителя мощности составляла 50 Ватт. Поднимать напряжение питания выше 35 Вольт не имеет смысла, поскольку максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе П210 с буквой Б и В приравнивается 45Ватт.
Если у вас есть П210 с буквой Ш, то есть смысл поднять питание до 42 Вольт, тогда можно будет получить 60 — 65 ватт на выходе усилителя. В процессе сборки мною был опробован вариант с двумя парами выходных транзисторов П210Б — удалось получить 80 Ватт можности на выходе !!
Для германия это довольно значительная цифра, но в силу ряда недостатков — большущие радиаторы, приличный нагрев, эта проба так и осталась пробой, да и зачем столько выхода для дома.
Схема надежно работает уже в течении двух лет. Некоторые номиналы резисторов были пересчитаны мною под соответствующие транзисторы. Резисторы в оконечном каскаде рекомендую поставить мощностью не менее 5Ватт, можно и мощнее, еще лучше будет если вы будете использовать акустику мощностью 100Ватт, то 5 Ваттных резисторов только-только хватит.
Если к примеру поставить резисторы на 3Вата то они попросту при половине мощности лопнут или сгорят в уголь, что приведет к пробою транзистора ГТ404 в первую очередь и наверняка вылетит один из выходных транзисторов. Поэтому ставим не скупясь на мощность резистора — лучше всего проволочные.
Из недостатков: столкнулся с проблемой фона переменного тока. Для меня так и осталось загадкой почему в схеме на пяти транзисторах емкости в 4700мкФ достаточно, а в этой схеме явно мало. Пришлось разориться и купить два конденсатора на 15000х63 вольта. Мне эти, казалось бы простые детали обошлись в 1500 рублей. Конечно можно было собрать батарею из конденсаторов на 2000мкФх50в, коих полная коробка, но они старые советские и в разы больше импортных, размер бы вышел в пол корпуса самого усилителя.
Поэтому и были куплены импортные, но кому как нравится конечно, все зависит от того в какой корпус вы все это хотите затолкать. В итоге две емкости по 15000 хватило вполне что бы полностью убрать фон переменного тока.
Обе схемы работают в классе АВ. Для лучшего отвода тепла мною был установлен куллер среднего размера от компа, запитал его через гасящий резистор, так чтобы на куллер приходилось 8 Вольт. Шума от куллера не наблюдается. Этого более чем достаточно — на максимальной мощности в течении часа, выше 45 градусов радиаторы не нагреваются. Если память не подводит, площадь у радиаторов на фото 200см квадратных.
Настройка этой схемы так же сводится к установке половины питания на выходе подстроечным резистором в дифкаскаде и тока покоя подстроечником в базе МП41Б.
Теперь несколько слов о предварительном усилителе. Мною приложены схемы предложенные автором из брошюры, но мне они показались сомнительными. Поэтому был собран простейший каскад на одном транзисторе МП39б (малошумящий).
Рис. 3. Схема активного регулятора громкости с тонкомпенсацией.
Рис. 4. Схема простого тонкомпенсированного регулятора громкости.
Этот каскад немного видно на фото в левой части корпуса. Схему последнего не привожу, поскольку рекомендовать именно ее нет смысла — данный каскад целесообразно делать под имеющийся источник сигнала.
Обязательное условие для предварительного усилителя — схема должна быть с общим эмиттером. Конечно же можно применить и микросхемы, но как это все будет вместе работать — не проверял. Поскольку у микросхем общий минус, а в схеме унч общий плюс то велика вероятность того что от одного источника оконечный и предварительный каскад работать корректно не будут.
В качестве блока питания использован обычный трансформатор ТС-160 с перемотанной вторичной обмоткой. Один канал тянет на максимуме до 3,5 ампер. Исходя из этого вторичка должна обеспечивать ка минимум 6 ампер. В выпрямителе использованы диоды Д242 так как других не было. Но вполне хватит и КД202.
Вот в краце рассказал об основных моментах сборки и настройки усилителя. Ну и в конце еще добавлю несколько слов о качестве и окраске звучания. В общем то результатом доволен! А результат оказался неожиданным — очень приятное для уха звучание и нужно отметить довольно глубокий и сильный НЧ спектр на этих транзисторах.
Рис. 5. Внешний вид собранного усилителя.
Рис. 6. Фото усилителя внутри, вид сверху.
Рис. 7. Фото усилителя внутри, вид на радиаторы.
Слушать можно хоть круглые сутки, для сравнения была собрана та же съема но только на транзисторах КТ-серии, и вроде бы звук тот же, а все равно что-то такое механическое и суховатое присутствует в звуке на кремнивых транзисторах. На КТшках низкие частоты вроде тоже не плохие, но что-то не уловимое ухом все же пропало.
В целом, людям имеющим острый слух и, так сказать чуткое ухо, разница будет очевидна. При всех своих недостатках германиевое звучания намного естественней и мягче нежели кремниевое звучание. Не относя себя к категории аудиофилов, среди которых не мало людей с маниакальными идеями и убеждениями, а в качестве обычного любителя меломана с музыкальным острым слухом, я выбрал вариант в германиевом исполнении.
В предыдущих своих статьях я выкладывал из которой видно что при всех минусах, германий очевиден в своих преимуществах перед кремнием.
И в качестве заключения скажу: желающие повторить конструкцию, дерзайте!! оно того стоит!
Источник