Úvod

Ohlédneme-li se do minulosti, která započala zesilovači elektronkovými, jež byly posléze vytlačený zesilovači tranzistorovými a dále integrovanými, nedá se si nepovšimnout, že elektronky mají zvuku co říci i v dnešní době. Konstruktéři se neustále předhání, kdo vytvoří dokonalejší konstrukci s ještě dokonalejším zvukem, přičemž dochází k řadě střetů mezi jednotlivými teoriemi, konečným měřítkem pak zůstává a navždy zřejmě zůstane samotný zvuk.

Zcela samostatnou kategorii dnes zůstávají zesilovače hybridní, kde se neustále hledá spojení polovodičů a elektronek či spojení elektronek a polovodičů. Značná část konstrukcí je založena na zkušenostech a praxi, je jen na škodu věci, že jenom nepatrný zlomek konstrukcí je postaven na řádném teoretickém základu, od kterého se dá konstrukce dále rozvíjet a zdokonalovat.

Hybridní zesilovač Ernyho Borbelyho

V časopise Audio Electronics 4/1998 a Glass Audio 10 /1998 byla zveřejněna konstrukce hybridního zesilovače Ernyho Borbelyho. Jedná se o konstrukci, která oběhla celý svět a zřejmě napálila nejvíce příznivců Hi-Fi Audio elektrotechniky.

Web Svet elektro jej zveřejňuje pod bombastickým názvem "Kvalitný 100W HiFi zosilovač pre audiofilov", stejně tak je zapojení superlatizováno na řadě nejenom ČR-SR stránkách a fórech, aby se neznalí konstruktéři na vlastní kůži o hořící tranzistory a reproduktory spálili. Málokterý konstruktér je natolik zdatný, aby si sám ještě před samotnou stavbou prošel celou funkci a mohl se tak vystříhat všem nástrahám, které mu to či ono zapojení může připravit, ne jinak je tomu bylo u zapojení Hybridního zesilovač Ernyho Borbelyho, které si nejsem jist bylo původně pro tento účel zamýšleno.

Koncové tranzistory jsou v čisté třídě "A", pro 100W výstupního výkonu by musel být klidový proud až 10A, čímž se okamžitě dostáváme daleko za povolenou výkonovou ztrátu, o možnostech uchlazení 350W na pouzdře TO220 ani nemluvě, pak již vůbec nemusíme uvažovat o tom, že by tento tranzistor byl schopen dodat obdobný proud do zátěže a tekl jím proud až 20A tedy 700W výkonové ztráty.

Další nástraha na konstruktéra či stavitele číhá v podobě stejnosměrného vázání elektronky a koncových tranzistorů. Elektronce chvíli trvá než se její vlákna nažhaví a parametry dostatečně stabilizují kdežto tranzistory jsou poněkud uspěchanější a jejich parametry se nastavují téměř okamžitě. Spodní tranzistor je zapojen jako zdroj konstantního proudu a pokud elektronkou ještě neteče patřičný proud, je vrchní tranzistor zavřen a proudu proudového zdroje si moc nevšímá, ten je nucen téci celý do reproduktoru a to i několik sekund či desítek sekund, je jen otázkou zda dojde dříve k ustálení poměrů na elektronce či zničení značným stejnosměrným proudem drahé reproduktorové soustavy.

Aby toto zapojení neohrožovalo samo sebe a reproduktorovou soustavu či samotnou peněženku konstruktéra, muselo by mít patřičně dimenzované prvky a připojování reproduktorů až ve skutečně ustáleném a definovaném stavu, ale i přes to by se do kategorie Fi-Fi nemohlo ani podívat, neboť pracovní bod elektronky není zrovna v dostatečně lineární oblasti a ani celková ZV tomu moc nepomůže.

Hybridní zesilovač Shinichi Kamijo

Další pozoruhodné zapojení hybridního zesilovače je od Japonského autora Shinichiho Kamijo.

Zapojení hybridního zesilovače Shinichiho Kamijo na rozdíl od konstrukce hybridního zesilovače Ernyho Borbelyho bude plně funkční. Konstrukce Ernyho Borbelyho nahrazuje elektronky ve výkonové části, kdežto konstrukce Shinichiho Kamijo, nahrazuje elektronky v části vstupní, obě konstrukce mají celkovou ZV.

Hybridní zesilovač Bohumila Federmanna

Konstrukce Hybridního zesilovač HQQF-55-511W Bohumila Federmanna nahrazuje elektronky ve výkonové části a rovněž má celkovou ZV, ale na rozdíl od obou předchozích konstrukcí má v signálové cestě hned několik kondenzátorů, což umožnilo ji velmi zjednodušit a zvýšit její spolehlivost a použitelnost, bez čekání na ustálení poměrů na elektronkách.

Opravdový Hi-Fi Hybridní zesilovač

Věčnou otázkou zůstává, jak postavit opravdový Hi-Fi Hybridní zesilovač? Jak je z cíleně vybraných předchozích  konstrukcí patrné, cest k dosažení výsledků může být a je mnoho. Snahou je spojit polovodiče a elektronky v jedem dokonalý celek, či jen marketingový trik.

Zkreslení je většinou zapříčiněné vstupními obvody zesilovače, tento fakt je o to důležitější  si uvědomit, pokud použijeme celkovou ZV, naopak pokud budeme konstruovat zesilovač bez celkové ZV, pak každý stupeň vystupuje sám za sebe a zesilovač má vlastnosti toho nejhoršího.

Další část komplikací v samotném výkonovém stupni způsobuje u elektronek značné teplo, potřebný výkon a výstupní transformátor, ale nemůžeme nahradit vstupní a výstupní elektronky neboť bychom získali zesilovač tranzistorový, nikoliv hybridní. Otázkou zůstává, kterou část elektronkového zesilovače vlastně tranzistorovat a proč?

Osobně zastávám názor, že charakteristiku zvuku udávají vstupní obvody a hlavně ZV. Mnoho o tom bylo napsáno v článcích Topologie Federmann, část III. Celková vs. lokální zpětná vazba, Vliv rezervy zisku na zkreslení - "Hi-Fi svět" federmann.cz a dalších. Tyto odborné články však byly zaměřeny právě na zesilovače s celkovou ZV, na druhém konstrukčním konci však stojí zesilovače bez ZV, kterými se téměř nikdo nezabývá.

Představené zapojení hybridního zesilovače Ernyho Borbelyho, Shinichiho Kamijo i mé vlastní zapojení má totiž celkovou ZV, která vždy nějakým způsobem do signálu zasahuje. Většina konstruktérů, hlavně tranzistorových zapojení  se snaží svá zapojení všelijak lokálně zpětnými vazbami linearizovat a vylepšovat, aby je v konečném důsledku ještě celkovou ZV znemožnili.

Podívejme se na možnosti zapojení zesilovače bez celkové ZV, která by nám do zvuku jakkoliv zasahovala a zapojení degradovala na podobnou úroveň. Pokud chceme zapojení realizovat bez celkové ZV, je zapotřebí navrhnout takové zapojení, které by bylo ultralineární, alespoň v oblasti ve které jej chceme používat. Pro elektronky to znamená, použít vhodné zapojení a zároveň značné napájecí napětí, aby změna pracovního bodu při jejich činnosti byla nevýznamná, osadit jimi vstupní obvody, které vytvoří dostatečné napětí pro buzení výkonového stupně.

Bipolární tranzistory se rázem stávají nepoužitelné, naopak tranzistory MOS lze použít jako výkonové elektronky, vhodným zapojením lze realizovat nebývalé výkony a to při velmi slušných vlastnostech, nepatrné zkreslení a šířkou pásma řádu desítek MHz. Pro spojení obou stupňů však zůstává stále kondenzátor, sic jediný nutný v signálové cestě, jinak by bylo nutné čekat desítky minut na ustálení parametrů elektronek a dořešit jejich dlouhodobou stabilitu, ve výsledku by to byla vždy větší újma na zvuku, jak použití kvalitního kondenzátoru.

Připravovaný Hybridní zesilovač bez celové ZV

Pro začátek mohu snad prozradit, že zapojení bude několikadeskové, krom precizních zdrojů bude obsahovat elektronkový plně symetrický ultralineární předzesilovač (12 elektronek) a  HEXFETový plně symetrický ultralineární konec (10párů HEXFETů), jak předzesilovač tak samotný konec je koncipován jako jednokanál a je bez celkové ZV, ve výsledku bude disponovat výkonem až 1000W na kanál a svou konstrukcí a hlavně kvalitami nebude mít a nemá ve světě obdoby.

Závěr

Připravovaný Hybridní zesilovač je dalším krokem v mozaice k dokonalosti zvuku, dalším krokem ve využití možností součástkové základny a dokonalostí návrhu Topologií Federmann.

Diskuse