Усилитель Naim NAP250

[Valinor]

На разных сайтах в ру сегменте и за рубежом достаточно популярны статьи по клонированию транзисторного усилителя Naim NAP250 из 70-х годов. Мне понравилось в названии наличие аббревиатуры NAP, поэтому решил запостить к нам на форум. 

Тема с клонированием настолько популярна, что китайцы уже наладили выпуск готовых изделий и отдельных плат. Поэтому если нет желания что-то паять, то всегда можно купить готовый усилитель или наборы для сборки. Но качество комплектующих, особенно транзисторов, в этих китайских версиях вызывает некоторые вопросы.

Примеры с али:

https://aliexpress.ru/item/1005006185038819.html?sku_id=12000036179729758&spm=a2g2w.productlist.search_results.2.46195addc7jyrO

https://aliexpress.ru/item/1005008934642428.html?sku_id=12000047264673170&spm=a2g2w.productlist.search_results.17.46195addc7jyrO

https://aliexpress.ru/item/33014315714.html?sku_id=67112102245&spm=a2g2w.productlist.search_results.15.46195addc7jyrO

Для желающих повторить самостоятельно можно ориентироваться вот на эту зарубежную статью: http://www.neilmcbride.co.uk/jknamps.html

Схема усилителя:

Схема стабилизатора питания:

Есть ли у кого-то опыт со сборкой?

И какие аналоги транзисторов из доступных сейчас можно использовать в данной схеме?

Под спойлером машинный перевод описания:

Спойлер

За последние несколько лет разные люди создали различные версии усилителей, которые так или иначе были основаны на усилителях Naim 250/135. Я сам отправил множеству людей небольшой информационный "пакет" с макетом, который я нарисовал много лет назад. Схема усилителя была основана на старой схеме усилителя, которая, как мне кажется, первоначально появилась в "Audio Conversions" (кажется, авторства Леса Уолстенхолма). Я думаю, что на основе этого было создано довольно много усилителей, и они совсем не плохи (хотя поначалу была допущена небольшая ошибка при копировании, превратившая пару конденсаторов емкостью 68 мкФ на плате усилителя в 6,8 мкФ, что несколько снизило качество звучания басов!). Однако, вероятно, пришло время для обновления. Я и пара моих коллег-любителей hi-fi (спасибо Джону Николлу и Питу Вуду) поработали с некоторыми деталями, конкретными компонентами, выбором транзисторов и т.д., И приведенные ниже инструкции (в самом широком смысле этого слова) позволяют более или менее точно настроить наш усилитель. дата. У нас есть новые схемы, разработанные Джоном Николлом (на самом деле это усилители "Nicoll", а не "McBride"), и именно ими я пользуюсь в настоящее время. И они тоже очень хороши. Сказав это, я не утверждаю, что это попытка сделать усилители мощности "лучше" имеющихся в продаже (хотя в большинстве случаев это действительно может быть результатом); это скорее повод испачкать руки очень приятным и чрезвычайно экономичным способом получения хорошего качества. качественные усилители мощности. Я позволю себе заявить, что, по нашему мнению, эти усилители субъективно очень приятны для прослушивания (как это мягко сказано по-британски!). О, и, разумеется, все это вы делаете на свой страх и риск. Итак, перейдем к сути дела, вот схемы и схемы расположения печатных плат, а также инструкции о том, что и где нужно делать.

Если бы я предоставил полный список компонентов, вы бы все равно прошли по схеме и проверили ее самостоятельно (по крайней мере, я бы так поступил!), поэтому я оставляю это на ваше усмотрение.
Однако следует обратить внимание на несколько моментов.

На плате усилителя...

Выбор выходных транзисторов (и драйверов) — это, безусловно, то, с чем можно поэкспериментировать. В прошлом я пробовал различные варианты, включая BUV20, а затем TIP35C, но сейчас я НАСТОЯТЕЛЬНО рекомендую использовать устройства MJL3281A от Motorola в качестве выходных транзисторов, а их стабильные аналоги, устройства MJE15032 и MJE15033, в качестве драйверов (как показано на схеме). Это, безусловно, лучшие устройства, которые я пробовал, и усилители звучат великолепно, работают стабильно и хорошо себя ведут с ними. Кстати, они находятся в корпусе «flatpack». Используйте эту комбинацию и на плате регулятора (т. е. устройства MJE15032 и MJE15033 для Q106 и Q206 соответственно, а устройства MJL3281A для Q107 и Q207).

В прошлом я успешно использовал транзисторы BC550 для Q1 и Q2, хотя сейчас я предпочитаю устройства 2SC2547E (обратите внимание, что распиновка на схеме усилителя предназначена для 2SC2547E). Смею сказать, что существует много альтернатив (конечно, с учетом изменения распиновки). В любом случае, они должны быть соединены вместе (спина к спине с небольшим количеством теплопроводящей пасты между ними) для теплового соединения. [Я не решаюсь сказать это, так как это может вызвать много споров, но если у вас есть возможность подобрать транзисторы, то эти два будут выигрывать от такого подбора]. 

Маленький конденсатор (C6) на ZTX753, я думаю, на самом деле имеет емкость 39 пФ в усилителях Naim, но 47 пФ достаточно близко и более доступно. Убедитесь, что это полистирольный конденсатор. Если по какой-либо причине вы подозреваете, что ваши усилители нестабильны на высоких частотах (высоких в смысле кГц или МГц), то конденсатор с большим номиналом здесь будет работать практически со всем. Можно использовать даже до 100 пФ (хотя это немного влияет на фазовые характеристики усилителя), но 47 пФ должно быть достаточно.

Я использовал 2 обычных диода для D1 и D2, хотя красный светодиод является хорошей альтернативой, добавленной в качестве опции Джоном Николлом (который успешно ее использовал). С технической точки зрения светодиод, возможно, лучше, хотя я бы не стал из-за этого терять сон.

В качестве базового варианта я предпочитаю использовать резисторы 0,5 Вт, что на самом деле не обязательно, но придает печатной плате «массивный вид»!

Резисторы R29, R30, R31 и R32 должны быть 2,5 Вт (например, 2,5 Вт проволочные). Однако я бы рекомендовал для R29 и R30 использовать хорошие неиндуктивные типы, которые поставляются в корпусах TO-220 (нет необходимости в радиаторе). Я обнаружил, что их установка заметно улучшила звук.

Резисторы R10 (27 кОм) и R8 (1 кОм) находятся в контуре обратной связи и (как и в случае с предусилителем) выигрывают от использования высококачественных резисторов, например, фольгированных резисторов Vishay. Я также рекомендую использовать резистор R3 (4,7 кОм) производства Vishay, так как он, пожалуй, наиболее заметный в цепи входного сигнала. Я обнаружил, что резисторы Vishay в этих позициях действительно дают слышимые улучшения.

Небольшой дополнительный трюк, который может вам понравиться, заключается в замене резистора R31 (0R22) небольшой катушкой провода (для обеспечения индуктивности). Я использовал 1 мм^2 одножильный провод, извлеченный из двухжильного сетевого кабеля с заземлением (сохранив изоляцию). Около 8 витков в катушке диаметром около 1 см подойдет. Это придает усилителям некоторую индуктивность, которая обычно обеспечивается длинными кабелями акустических систем. Честно говоря, я считаю, что усилители звучат лучше, и, по-моему, это делает их менее зависимыми от кабелей акустических систем, т. е. можно использовать кабели с меньшей индуктивностью (например, Nordost).

Что касается конденсаторов... Входной развязывающий конденсатор 10 мкФ (C1) на самом деле может быть немного больше. Я считаю, что конденсатор OSCON аудиокласса 47 мкФ звучит хорошо (Naim использует танталовый), а Black Gate типа N будет лучше. Более крупные конденсаторы на плате (C4 и C8) в усилителях Naim являются танталовыми. Я пробовал Oscons, особенно для C4, хотя, строго говоря, номинальное напряжение должно быть не менее 35 В (50 В, если вы хотите быть предельно осторожными). Тем не менее, у меня не было никаких проблем (пока!) при использовании Oscon 25 В 68 мкФ для C4. При нормальном прослушивании, которое не приближается к клиппированию усилителей, это не должно быть проблемой. C3, C6, C7, C10, C11 и C9 — это полистирольные конденсаторы. Обратите внимание, что мы добавили небольшие обходные конденсаторы к C1 и C4. Для них мы использовали полипропиленовые конденсаторы. Для C14 (220 нФ) используйте металлизированный полиэфирный конденсатор на 100 В.

Несколько неточностей в маркировке на схемах усилителя/что куда идет...

На схеме указан дополнительный резистор R33 (10R). Он обозначен как R34 на накладке печатной платы «what-goes-where». Он предназначен для соединения «шумного заземления» NG (т. е. подключенного к точке, обозначенной как 0V O/P) с «тихим» 0V (т. е. рядом с входом I/P). Эта функция была добавлена Джоном по уважительной причине, но в конечном итоге я ее не пробовал. Я подключаю точку «0V O/P» и точку 0V (рядом с входом) обратно к точке 0 V усилителя (т. е. между сглаживающими конденсаторами блока питания). Провод 0 V, принадлежащий сигнальному входу от предусилителя, идет прямо к точке «входа» 0 V на плате усилителя (т. е. не к точке звездочки). Все это, похоже, работает хорошо.

Чтобы еще больше запутать дело, на схеме «что куда идет» есть R33 и C16, которые не указаны на схеме усилителя. Это остатки от эксперимента, который не удался. Оставьте C16 (мы вам и не говорили, что это такое!) и подключите соединение для этого лишнего резистора R33.

На плате регулятора...

Нечего особо говорить, но, во-первых, на схеме все еще указаны старые выходные устройства. Но это означает, что
Q106=MJE15032
Q206=MJE15033
Q107=MJL3281A
Q207=MJL3281A
Использование этих компонентов означает, что плата регулятора, так сказать, соответствует плате усилителя, и распиновка на печатной плате полностью совпадает.

Конденсаторы C101, C201, C105 и C205 являются обычными электролитическими (не игнорируйте номинальное напряжение!), хотя я использовал типы с низким ESR приемлемого качества (не знаю, стоит ли это того, но мне так было удобнее). Все остальные конденсаторы — полистирольные. Однако у меня не было под рукой полистирольных конденсаторов емкостью 39 пФ, поэтому для C102 и C202 я использовал керамические. Думаю, что полистирольные конденсаторы емкостью 47 пФ тоже подойдут.

Обратите внимание, что Z101 и Z201 — это диоды Зенера на 10 В.

Резисторы R108, R208, R116 и R216 — это проволочные резисторы мощностью 2,5 Вт. Обратите внимание на несоответствие в маркировке на схемах регулятора и на схемах расположения компонентов... R116 и R216 на схеме обозначены как R217 и R218 соответственно на схеме расположения компонентов на печатной плате.

Источник питания...

Я еще не успел составить схемы и т. д., но все, что вам нужно знать, это то, что вам нужен стандартный источник питания с раздельными шинами. Используйте катушку номинальной мощностью около 500 ВА с двумя вторичными обмотками (конечно же) номинальным напряжением 40 В среднеквадратичного значения. Таким образом, вы получите около +56 В и -56 В постоянного тока для питания платы регулятора. Вам понадобятся несколько сглаживающих конденсаторов емкостью 15000 мкФ (и выше), лично мне нравятся конденсаторы BHC Aerovox ALS30 емкостью 22000 мкФ и напряжением 63 В (хотя сейчас в своих усилителях я использую 2 конденсатора емкостью 10 000 мкФ, соединенных параллельно; это обеспечивает большую способность поглощать пульсации тока, хотя я не знаю, дает ли это какое-либо слышимое отличие по сравнению с использованием одного конденсатора емкостью 22 000 мкФ... Один большой конденсатор, по крайней мере, проще подключить!).

В блоке питания я использую пару стандартных герметичных мостовых выпрямителей на 25 А. Хотя я с успехом использовал дискретные диоды Шоттки в источниках питания предусилителей, я никогда не пробовал их в усилителях мощности (диоды для высоких токов стоят довольно дорого!). Мосты могут быть подключены либо в «стандартной» конфигурации с раздельными шинами, т. е. с использованием всех четырех диодов в каждом мосте, либо с использованием только 2 диодов в каждом мосте (это схема, используемая Naim).

Истинная точка 0 В для усилителя — это соединение между сглаживающими конденсаторами. Заманчиво расположить 2 конденсатора (предполагая, что у вас есть только пара конденсаторов) рядом друг с другом, проложить «штангу» между клеммами и подвесить к ней провода 0 В. Именно так поступает компания Naim. Однако Даг Селф (Doug Self) указывает, что по этому соединению на самом деле протекают большие токи, и лучше подключить дополнительную короткую планку, чтобы получилась форма «Т», и подключить к ней провода 0 В (т. е. «выступающую» часть).

Выключатели сети должны быть самыми лучшими и самыми надежными из всех доступных, так как пусковой ток при включении «большой». Однако есть хорошие выключатели с высоким пусковым током, номинальной мощностью 16 А и пусковым током 150 А. Я использую такие выключатели и никогда не имел с ними проблем. Я не пробовал устройства с медленным запуском, но они кажутся хорошей идеей.

Некоторые общие замечания...

Собрать пару моноблоков типа 135 не так уж и сложно, хотя, вероятно, это хорошая идея только в том случае, если вам это доставит удовольствие (а не просто потому, что вы хотите дешевые усилители) и информация на этой странице имеет для вас какой-то смысл! Разумеется, сравните дорожки печатной платы со схемой, чтобы точно знать, где вы находитесь и какие соединения необходимы и т. д.

Большая часть затрат приходится на блок питания, поэтому можно сэкономить, создав усилитель типа 250, т. е. Naim 135s имеет отдельный блок питания для каждого канала, тогда как 250 питает оба канала параллельно от одного блока питания.

Я решил проблему отвода тепла, приобретя довольно массивный гребень с коэффициентом теплоотдачи 0,4 градуса/Вт (200 x 250 мм), который я разрезал пополам (по половине на каждый моноблок). Это позволило мне установить обе платы регулятора и усилителя ровно на задней части этой секции (т. е. секция радиатора моноблока имеет ширину 200 мм и высоту 125 мм, а ребра расположены вертикально). Фактически, я использовал радиатор в качестве передней панели моего усилителя (другие стороны были из алюминиевого листа), так как он довольно красивый, анодированный черный гребень, и обеспечивает хороший воздушный поток. Конечно, вы можете выбрать другой вариант. Честно говоря, если я не воспроизвожу треки с сильным басом на очень высокой громкости, они никогда не нагреваются, что говорит о чрезмерной мощности радиатора. Я сделал усилитель для друга, в котором все (включая более скромный радиатор) находится внутри готового 19-дюймового корпуса, и хотя воздушный поток над радиаторами немного ухудшен (хотя в корпусе есть вентиляционные отверстия), он все равно никогда не нагревается больше, чем до теплой температуры.

Выходные устройства, разумеется, устанавливаются на радиаторы. Также рекомендуется устанавливать на одном радиаторе пару выходных устройств, MJE15032 и MJE15033, а также небольшой малосигнальный транзистор ZTX384 (печатная плата спроектирована так, чтобы это было легко сделать). Этот маленький транзистор в идеале должен быть термически соединен с выходными устройствами, что сделает усилитель более стабильным при интенсивной нагрузке (так мне сказали)... хотя я думаю, что вам не стоит об этом беспокоиться. Если вы не хотите устанавливать устройства MJE15032 и MJE15033 на большой радиатор, то по крайней мере убедитесь, что у них есть собственный зажимной радиатор типа TO220. На представленном здесь чертеже все драйверы/выходные устройства удобно расположены на одном конце платы. Я установил печатную плату на 10-миллиметровые прокладки, а выводы выходных устройств вкрутил в печатную плату снизу, что дает достаточно места для поворота устройств в плоское положение (параллельно печатной плате), чтобы прижать их к поверхности радиатора. Устройства закреплены простым металлическим «штырем» (удерживаемым болтом, ввинченным в радиатор), который проходит по задней части устройств (на более тонкие драйверные устройства необходимо наклеить небольшой слой алюминиевой фольги). Для электрической изоляции между поверхностями устройств и радиатором я предпочитаю использовать листы теплопроводящего «материала» (например, «Kool-Pad», «Sil-Pad» или «Q-Pad» и т. д., которые могут иметь тепловое сопротивление до 0,2 градуса/Вт), а не шайбы и теплопроводящую пасту (которая создает беспорядок).

Триммеры 1K рядом с входом платы регулятора устанавливают значение тока срабатывания. Это очень полезная функция, поскольку она защищает от большинства неисправностей. Я полагаю, что Naim настроил свои платы регуляторов на срабатывание при токе около 10 А. Если у вас нет возможности сделать это правильно (а у меня нет), то достаточно будет установить потенциометры примерно в среднее положение. Если вы установите их почти полностью по часовой стрелке, платы регулятора будут отключаться слишком легко (например, при включении!), а полностью против часовой стрелки — это означает, что компоненты регулятора перегорят до того, как устройство отключится. Полуположение (или, возможно, около 1 часа) кажется наиболее подходящим. Если плата регулятора отключается в какой-то момент, выключите усилитель и оставьте его на полчаса или около того, а затем включите его снова (и, надеюсь, он снова заработает!).

Другие триммеры на плате регулятора служат для настройки выходного напряжения регулятора. Положительный напряжение должно быть установлено на +39,2 В, а отрицательное — на -39,8 В. Обратите внимание, что напряжение колеблется, когда компоненты новые, а также когда они холодные сразу после включения. Поэтому перед окончательной настройкой необходимо оставить усилитель в покое на полчаса. А также, когда усилитель немного поработает, снова установите напряжение и смещение.

Чтобы установить смещение усилителя, сделайте следующее: перед первым включением питания установите триммер 2K на плате усилителя примерно в среднее положение. Когда все будет готово и заработает, установите смещение, измерив напряжение на R29 (резистор 0R22, подключенный к «положительной стороне» эмиттера выходного устройства MJL3281A). При отсутствии входного сигнала поворачивайте триммер, пока не получите напряжение не менее 2,2 мВ (т. е. ток смещения 10 мА). Желаемая настройка может быть спорной. Я считаю, что около 20 мА (4,4 мВ) вполне достаточно, хотя для уверенности я обычно использую 30 мА. Компания Naim также использует около 30 мА в своих устройствах. Есть место для экспериментов. Если вы выберете слишком высокое значение, усилители могут перегреться, но если охлаждение достаточное, то стоит использовать 30 мА.

А теперь немного развлечения. Те, кто в курсе, заметят, что схема нашего усилителя не включает в себя простую схему защиты, которая есть в подлинных усилителях мощности Naim. Эти компоненты обеспечивают некоторую защиту, поскольку, когда ток через выходные устройства превышает 10 А в течение значительного времени, эти компоненты отключают выход. Однако, по моему мнению (и по мнению всех, кто пробовал это), эта схема значительно ухудшает звук. Без нее усилители звучат более мощно, прозрачно, увлекательно и музыкально. Поэтому мы отказались от этой схемы. Но, по нашему опыту, токовый выключатель платы регулятора обеспечивает очень хороший уровень защиты, так что это не имеет большого значения.

Очевидно, что сборка усилителей с довольно высоким напряжением и большими электролитическими конденсаторами — дело нетривиальное, и я не несу ответственности за любые несчастные случаи. С другой стороны, это очень увлекательно, а результаты действительно очень хорошие.

И это все.

Оригинальные материалы и текст статьи:

Спойлер

Neil McBride's HiFi Stuff.pdfoutput-amp2.pdfoutput-reg2.pdfjknrlay.pdfjknalay.pdfjknrart.pdfjknaart.pdf

 

[DYA]

Практически схема Р Элиота..

[Сергей А]

Что-то вроде К140УД1

[Valinor]

По транзисторам, я так понимаю, возможные замены из доступного сейчас на рынке следующее:

Выходные транзисторы: MJL3281A или совсем бюджетный вариант TIP35C, еще можно 2SC5200 попробовать

Драйверы выходных транзисторов: MJE15032/MJE15033 (с буквой G в конце в изолированном корпусе) или для бюджетного варианта TIP41C/TIP42C

Q5/Q4: 2SC3902/2SA1507, или 2SD669/2SB649

Q6: 2SC2240/КТ3102АМ/BC546B или что-то аналогичное в корпусе для крепления к радиатору. Мне кажется, что все же лучше измерять этим транзистором температуру на радиаторе, а не в корпусе, особенное если корпус с отверстиями для вентиляции.

Q3: MPSA06, но и, думаю, что любой BC550 или BC546 тоже пойдет

Q1/Q2: BC550 или BC546

Как я понимаю, все бюджетные варианты замены частенько оказываются под вопросом из-за рабочего напряжения (питание усилителя +/- 40В), из-за слишком малого коэффициента усиления и из-за слишком малой граничной частоты.

[Владимир Перепелкин]

А зачем это убожество делать?

[Valinor]

В чем убожество? В схемотехнике из 70-х? В том, что на выходе не применена комплиментарная пара, а транзисторы одной проводимости? Или в классе Б? Что же лучше делать? Если любой форум почитать, то делать вообще ничего не надо, потому что все убого.

[ДимДимыч]

Молодым нужно делать.

Это же интересно.

[Ollleg]

19 минут назад, Valinor сказал:

Если любой форум почитать, то делать вообще ничего не надо, потому что все убого.

Поменьше обращать внимания на негативные отзывы и пройти весь путь самому! 

Коля, в наши дни это аксиома.

Только сделав и послушав сам, можно делать выводы о потраченном времени - зря, или в кайф! 

 

п.с. Свои "шишки" или своя удача, только так, в чужом опыте сложно разобраться, а вдруг у тебя заиграет иначе *а это стопудово, иначе и будет.

[sova]

Копия лучше оригинала,  не будет. Купить сам этот нап, да и все.

А если самому делать то с претензией превысить,  тем более интресно сравнить  получившееся, с оригиналом.

Хотя изначально непонятно , что там в нем в напе, хорошего.

В описании прилженном, советуют делать на блек гейтах, это получается каша из топора.Берем бюджетную плату,  чтобы "сэкономить ",  и заменяем на детали раз в сто более дорогие. В пределе и саму плату возможно потребуется заменить ;)

[Сергей А]

Очень простое действие увеличит усиление до ООС , и улучшит показатели усилителя. 

[Владимир Перепелкин]

16 часов назад, Сергей А сказал:

Очень простое действие увеличит усиление до ООС , и улучшит показатели усилителя. 

 

Тогда уж продолжить: нагрузку диффкаскада реализовать в виде токового зеркала, выходной каскад заменить на тройку Локанти и для использования открывшихся возможностей сделать трехполюсную коррекцию.  

[Ollleg]

51 минуту назад, Владимир Перепелкин сказал:

Тогда уж продолжить: нагрузку диффкаскада реализовать в виде токового зеркала, выходной каскад заменить на тройку Локанти и для использования открывшихся возможностей сделать трехполюсную коррекцию.  

Ну вот, совсем другой разговор начинается!

Спасибо.

[Сергей А]

4 часа назад, Владимир Перепелкин сказал:

Тогда уж продолжить: нагрузку диффкаскада реализовать в виде токового зеркала, выходной каскад заменить на тройку Локанти и для использования открывшихся возможностей сделать трехполюсную коррекцию.  

Хотелось без усложнений , какой-то усилитель простой я пробовал улучшить . Получилось так. Исходно там на порядок хуже .

На выходе емкость надо нормальную поставить  , здесь для программы стоит 33 мкф чтобы ее не перекашивало  на графике

[Владимир Перепелкин]

Во втором каскаде не нужно делать дарлингтон. Коллектор повторителя нужно посадить на шину питания, чтобы отключить проходную емкость. Тогда появится возможность применить коррекцию отличную от миллеровской и получить увеличение петлевого не только на СЧ, но и на 20 кГц. И как бонус снижение искажений примерно 20 Дб.

[Сергей А]

Так тоже делал. Не помню почему так оставил , это было три года назад , судя по данным в фото. Искажения уже на 20 дБ снизились. 
На 20 кГц не знаю , но на 5-6 кГц можно проверять , там гармоники в слух попадают.