Усилители класса А для наушников

Каждый начинающий аудиофил мечтает обзавестись своим первым усилителем, работающим в классе А, который становится эталоном для последующего сравнения с другими устройствами. Класс А обладает максимальной линейностью, самым приятным и качественным звучанием, а коэффициент нелинейных искажений (КНИ) в режиме малой выходной мощности приближается к нулю! Впечатляет?

Но, как всегда, есть обратная сторона всех этих прелестей – очень низкая эффективность: КПД схемы обычно не превышает 15 - 30%. То есть, чтобы получить выходную мощность 1 Вт необходимо затратить мощности в 3 – 6 раз больше! Поэтому подобные усилители обычно применяются либо в качестве усилителей для наушников, где низким КПД можно пренебречь, либо в качестве выходных усилителей мощности в дорогих HI-END устройствах.

Усилитель класса А начального уровня

Схема простейшего стерео усилителя для наушников, работающего в классе А, показана ниже. Несмотря на схемотехническую простоту, усилитель обладает отличным звучанием с мощным и мягким басом (применялись японские аудио транзисторы 2SD1308 фирмы NEC) и динамичным звуком.

Коэффициент усиления по напряжению чуть меньше единицы, поэтому схема устойчива к самовозбуждению. Ток покоя выходного каскада равен 160 — 170 мА. Настройка усилителя заключается в подборе резисторов R1 и R2 до момента, когда на эмиттерах транзисторов не будет половина напряжения питания 2,5 В. После грубой подборки резисторов, необходимо дать усилителю нагреться в течении 3 – 5 минут, затем повторить процесс для уточнения значений резисторов. Дело в том, что после нагрева транзисторов коллекторный ток будет изменяться, поэтому нужно дать усилителю прогреться и выйти на рабочий режим.
Транзисторы не нуждаются в теплоотводах, но при желании можно сделать небольшой общий радиатор, позволяющий снизить их нагрев и упростить процесс настройки.
В схеме применены биполярные составные (схема Дарлингтона) NPN аудио транзисторы 2SD1308. Заменить их можно на аналогичные NPN с высоким коэффициентом усиления.
Конденсаторы C1, C2, C4, C5, C8, C10 любые пленочные, например CL11, CL20, CL21, К73-17, К73-9 и прочие. Конденсаторы C3, C6, C7, C9, C11 электролитические на рабочее напряжение не ниже 10 В.
Внимание, усилитель особо чувствителен к качеству источника питания: при плохо отфильтрованном напряжении возможны появления шумов.
Недостатком данной схемы является малое входное сопротивление (порядка 1 … 2 кОм), поэтому без входного электролитического конденсатора большой емкости тут не обойтись. Чтобы немного уменьшить его влияние на звук, параллельно подключен пленочный конденсатор.

Основные технические характеристики
Номинальное напряжение питания	5 В
Суммарный потребляемый ток	320 — 350 мА
Частотный диапазон	10 Гц — 50000 Гц
Коэффициент нелинейных искажений	0.08%
Максимальная выходная мощность (R_LOAD = 32 Ом)	170 мВт
Входное сопротивление	1.5 кОм
Коэффициент усиления по напряжению	0,9 ... 0,95

Двухкаскадный однотактный усилитель класса А

Схема работает в линейном режиме с током покоя около 120 - 130 мА. Ввиду высокого напряжения питания усилитель рассчитан на использование высокоомных наушников 250 Ом. Будьте внимательны при подключении стандартных наушников 32 Ом: усилитель может развить выходную мощность до 1 Вт! Поэтому, чтобы обезопасить свой слух и не вывести из строя наушники, необходимо в каждый из каналов подключить последовательно с нагрузкой резистор, сопротивлением не менее 47 Ом и мощностью 0.5 Вт.

Основные технические характеристики
Номинальное напряжение питания	12 В
Суммарный потребляемый ток	250 - 260 мА
Максимальная выходная мощность (R_LOAD = 250R)	125 мВт
Коэффициент нелинейных искажений	0.01 %
Частотный диапазон	15 Гц - 75000 Гц

Весь усилитель охвачен цепью ООС (элементы C5, R5, R6). Коэффициент усиления определяется соотношением R5/R6 + 1 и равно двум. Выходной транзистор следует установить на небольшой радиатор. Для получения качественного звука конденсатор С2 должен быть пленочным. Выходные конденсаторы C6, C7 любые электролитические, в том числе серии Low ESR. Лучшие результаты получаются при параллельном соединении нескольких конденсаторов.

На схеме показан один канал. При настройке усилителя вращением движка подстрочного резистора R1 нужно добиться на коллекторе VT2 половины напряжения питания 6 В. После прогрева, следует еще раз повторить регулировку.
Транзистор VT1 можно заменить любым маломощным с PNP структурой, в том числе и на советский КТ3107. Мощный выходной VT2 также можно заменить на аналогичный NPN в корпусе TO-220 или TO-126 (обратите внимание: у них разная распиновка).
Ток, потребляемый схемой определяется сопротивлением резистора R7: чем меньше его значение, тем больший ток течет через выходной каскад. Указанный на схеме номинал 47 Ом при 12 В питании обеспечит ток около 120 — 130 мА, чего с запасом хватит для получения отличного демпфирования нагрузки.

Печатная плата спроектирована сразу для двух каналов (стерео). Резистор развязывающей цепи R8 состоит из двух 0.25-ваттных резисторов по 10 Ом. В каждом канале своя развязывающая цепь, что позволяет немного улучшить разделение стерео (по принципу двойного моно).

Выходные транзисторы устанавливаются на общую алюминиевую пластинку, толщиной 1.5 – 2.0 мм через изоляционные прокладки. Разъем для наушников ST-215N. Подстроечный резистор R1 типа 3396W, клеммные колодки типа DG127, DG128 или XY304.
В качестве 2-ваттного R7 можно использовать 2 резистора 100 Ом по 1W каждый, для чего на печатной плате предусмотрено дополнительное установочное место.

Литература