Схема лампового підсилювача складається з трьох самостійних вузлів. Підсилювач ламповий двотактний

Шановні радіоаматори! Вашій увазі пропонується ламповий 2-тактний підсилювач потужності. За основу взята схема радіоінженера Е.Васільченко. Особливості: Вихідні трансформатори намотані на базі ТС-180 (додається окрема схема). Як живлять використані три трансформатора, застосована схема затримки включення анодного напруги (плавність включення: харчування напруження, прогрів, потім подача анодного харчування). У схемі анодного живлення встановлені промислові дроселі з телевізора, як С2-С3 після деяких експериментів взяті ФТ-3 (як найбільш реалістичні, К78-2, зокрема, прикрашали звук). Маркування застосованих компонентів вказана на схемах. При виготовленні використовувався навісний монтаж з контактними колодками, екранований провід Luxman -audio. Облицювальний матеріал: тоноване дзеркало, МДФ. Вхідні-вихідні гнізда з жовтого неокісляющуюся металу, станина з металу з-під ПДУ МПК «Олімп-005». Фону, гулу немає. Резистори підбиралися з максимальною необхідною точністю за допомогою мультіметра.Возбужденія немає, синусоїда чістая.Параметри вказані, читайте уважніше опис з внесеними необхідними змінами, доповненнями в ході настройкі.На мій погляд схема не надто складна для повторенія.Удачі!

Попередні зауваження про мету розробки.

Девізом цієї роботи була відмова від безкомпромісності на користь збалансованих, доцільних рішень. Підсилювач багато разів радикально перероблявся, але в кінцевому підсумку, хоча його не можна назвати новим, вдалося зробити невеликий домашній УНЧ з гарною якістю звуку при з максимальним використанням «підручних матеріалів» і доступних деталей.

Лампи були обрані з кількох причин. Не може не привертати їх від самого початку висока лінійність, легкість модифікації схеми, підбору компонентів, простота розрахунків, а також ясність і лаконічність схем. Наступна теза - ніякого «лампового звуку». Так званий «ламповий звук» - це стійкий міф, в який кожен вкладає своє власне розуміння. Для одних це обмежений за діапазоном звук з явним переважанням середніх частот - свідоцтво того, що сердечник трансформатора занадто малий. Для інших ламповий звук асоціюється з "прозорістю", високою роздільною здатністю, детальністю. Для третіх це «м'який, комфортний» звук. Візьмемо на себе сміливість стверджувати, що жодна з наведених характеристик не є неодмінним атрибутом лампової апаратури, точно так же, як «неупереджене, мониторное» звучання - транзисторної. Особливі характерні ознаки звучання того чи іншого підсилювача, неважливо, транзисторного або лампового, визначаються в основному структурою схеми і застосованими компонентами. У цьому сенсі можна вважати, що"Ламповий звук" - це відсутність стомлюючого "транзисторного", "пластмасової" звучання,яке добре відомо власникам музичних центрів і вітчизняних підсилювачів.

Після перевірки і прослуховування ряду макетів підсилювачів з вимірюванням об'єктивних параметрів було з'ясовано, що більшість родинних топологій дає порівнянні результати:

АЧХ підсилювача в основному визначається вихідним трансформатором і без особливих проблем може бути реалізована смуга 5 Гц -25 ... 30 кГц за рівнем 1-2 дБ, Коефіцієнт нелінійних спотворень (КНС) підсилювачів з розімкненим ланцюгом ООС становить від одиниці до десятка відсотків па максимальних рівнях і десяті частки на малих. Проте, характер звучання таких підсилювачів помітно різниться, незважаючи на їх однакові параметри.

У зв'язку з цим було прийнято рішення не брати до уваги величину КНІ. Це не більше ніж показник наявності або відсутності грубих помилок проектування і реалізації. Типовий показник справного лампового підсилювача - кілька десятих часток відсотка при потужності кілька ват.

Певне думка склалася про ООС з регульованою глибиною. : Її наявність і глибина - це справа смаку і звички.Глибока ООС була відкинута відразу- повторити звучання старих QUAD, Leak на сучасних компонентах дуже важко. Деякі топології добре приймали введення неглибокої ООС, зокрема, схема пентодная однотактного підсилювача на EL-34 з розгойдуванням SRPP на 6Н9С. При подачі напруги з вторинної обмотки вихідного трансформатора в катод «нижній» - лампи SRPP через резистор в кілька кіло посилення трохи (на 2-4 дБ) зменшувалася, зникав злегка виражений "телефонний" тембр. Цей тембр обумовлений поганим демпфуванням акустичних систем, високим вихідним опором однотактного пентодная підсилювача, а чаші недостатньою якістю вихідного трансформатора.

Глибину ООС слід експериментально підбирати по мінімуму власних неприємних відчуттів, так як при поліпшенні одних параметрів, наприклад суб'єктивного сприйняття лінійності ЛЧХ. погіршуються інші, такі, як природність тембрів голосів та інструментів і просторові характеристики. Підсилювач в цьому випадку повинен володіти певним запасом посилення і стійкості. З посиленням, як правило, проблем не виникає. Лампові схеми мають досить великим динамічним діапазоном і дозволяють працювати на будь-якому його ділянці. Цим властивістю широко користуються ентузіасти лампових схем. Справа в тому, що величина і ступінь нелінійності амплітудної характеристики лампи залежить від режиму по постійному і змінному струму, і це добре чути. Крім цього, і самі лампи мають різні властивості.Лампи з малою крутизною,такі, як 6Н1П, 6Н8С, дають менші спотворення і мають більші можливості вибору робочої точки.Лампи з великою крутизною або посиленням не мають конкурентів у гітарних і інших підсилювачах зі специфічним характером звучання. Крім того, спочатку висока ступінь ідентичності параметрів ламп дозволяє використовувати компенсацію (або множення, якщо необхідно) нелинейностей.

При певному досвіді тут відкривається широке поле для підбору характеру звучання на власний смак. В цьому аспекті конструктор транзисторних підсилювачів сильно обмежений у коштах впливу па звук апарату. Транзисторний каскад володіє незрівнянно більшою нелінійністю, а вибір робочої точки каскаду пов'язаний з режимом всього підсилювача. Неспроста титулом "легендарний" знавці нагороджують в основному лампові підсилювачі і в одиничних випадках - дійсно видатні транзисторні. Справедливості заради слід зауважити, що в транзисторної схемотехніки теж є методи зміни характеру звучання, які виходять за рамки цієї статті. На абсолютно резонне зауваження читача, щопідсилювач повинен бути абсолютно нейтральним і нічого вносити в звук,у автора заготовлено чергове пояснення, що під звучанням підсилювача розуміється все-таки звучання всього тракту, включаючи звуковий

матеріал, акустичні системи й приміщення прослуховування, по можливості абстраговані від характерних особливостей, властивих цим компонентам. Слухач зазвичай без праці розрізняє, скажімо, чи виділяються деякі форманти підсилювачем, АС або резонансом приміщення. Будь-підсилювач, навіть самий «моніторний», вносить в підсилюваний сигнал зміни. Для перевірки цього факту можна рекомендувати порівняння з "прямим проводом". Ці зміни вносять не тільки лампи або транзистори. Компоненти, які прийнято вважати лінійними - резистори і конденсатори - також змінюють характер звучання.

УМ можна проектувати у відриві від акустичних систем і джерела сигналу. Універсальних підсилювачів не існує, як не існує і готових рецептів створення підсилювачів «для долі» або «для вокалу». Є лише деякі очевидні закономірності, в достатку описані в літературі. Відзначимо лише ті з них, які відносяться до предмету нашої розробки. Конструктор-аматор, який створює техніку для себе, має помітну фору перед колегою-професіоналом. Йому потрібно, як правило, щоб підсилювач «зазвучав» на обраному конкретному, не надто великому, музичному матеріалі, в конкретній кімнаті і з певною акустичною системою, В нашому випадку музичний матеріал був досить легким для підсилювачів - рок-н-рол 60-х , джаз, інколи нескладна класика. Особливість цієї фонотеки - широко представлені натуральні музичні інструменти, відсутність жорстких (в сенсі спектра), агресивних жанрів. Досить велику частину фонотеки складають записи, виконані в лаконічному стилі, малими складами, аж до дуетів. Таку музику часто вибирають в якості фонової і, як правило, не слухають голосно. Цілком можливо, що такий репертуар в чималому ступені вплинула на вибір лампової схеми. Попередній вибір був між наступними варіантами:

Повністю транзисторний підсилювач з струмового розвантаженням і глибокої 00С (current dumping amplifier, подібно QUAD-405 );

Транзисторний без загальної 00С;

Гібридний без загальної 00С (вхідний підсилювач напруги на лампі, вихідний емітерний повторювач на біполярних транзисторах);

Двотактний ламповий з трансформаторним виходом.

За комплексом переваг був обраний останній. Він програвав транзисторним і гібридним в гучності, при передачі потужних басових партій. Деякі версії гібридного підсилювача передавали верхню частину діапазону більш прозоро (явна ознака низького рівня інтермодуляционних спотворень). Але за достовірності передачі на невеликих грім кістках среднечастотного діапазону, такого важливого для джазу і класики, ламповий виявився лідером. Цілком можливо, що причина не тільки в різному спектрі спотворень, але і в величині вихідного опору.Підсилювачі без загальної ООС мають відносно високий вихідний опір(Тріодних лампові, порядку 1-3 Ом). Це, безсумнівно, позначається на АЧХ зв'язки УМ-АС, особливо в області резонансних частот динаміків і частот розділу кросоверів. З іншого боку, нелінійність акустичного перетворення зменшується при роботі від джерела з високим вихідним опором. Лампові підсилювачі традиційно використовувалися з односмуговими акустичними системами. У такій комбінації «недоліки» підсилювача: обмежена потужність на нижній ділянці діапазону, високий вихідний імпеданс - не погіршує звучання. Іншими словами, не всі сучасні АС будуть добре працювати з лампами. Більш того, було б логічно починати проектування звуковідтворювального комплексу з підбору адекватних акустичних систем.

У нашому випадку АС виявилися цілком всеїдними, що і підтвердили перевірки їх використання з різними підсилювачами. В одному випадку це були трьохсмугові підлогові АС в оформленні «закритий ящик» з традиційним дизайном. СЧ і ВЧ відтворювалися шовковими купольними динаміками, а НЧ великим, 35-см, "колесом" - з паперовим дифузором. У другому - двохсмугові АС виробництва заводу «Ферропрібор» (СПб.) Типу S-153 (15 0АС-0 0 3ФГ1) з випромінювачем Хейла і імпортним СЧ - НЧ динаміком діаметром 25 см. Слід зауважити, що в обох випадках АС являли собою «незручну» навантаження через досить великої нерівномірності модуля повного опору в частотних областях, важливих для сприйняття багатьох інструментів, і / або малої чутливості.

У зв'язку з вищевикладеним було прийнято рішення виконати вихідний каскад на тріодах.Така схема має комфортним звучанням у всьому діапазоні частот і досить хорошим демпфуванням.Низька чутливість АС (87 і 8 9 дБ) змушує використовувати двотактний схему.Для збереження всіх переваг триодов вихідний каскад повинен працювати в класі А, тобто без відсічення анодного струму.

У табл. 1 показано, які потужності можуть бути отримані від поширених вітчизняних ламп, тріодів і пентодов в тріодном режимі.

Найкращими з точки зору посилення звуку властивостями володіють прямонакальние тріоди.В спектрі спотворень цього класу підсилюючих елементів міститься мінімальна кількість гармонік, зазвичай це друга і третя. Тетроди і пентоди в тріодном включенні програють справжнім тріодом за цим показником. Вони мають більш широкий і потужний спектр спотворень, незалежно від способу включення (мається на увазі мода на ультралінейной схеми). Вихідний опір триодного трансформаторного каскаду без 000 зазвичай становить близько 0,3Rh. Катодні повторювачі і Circlotron "и мають цей параметр на порядок нижче, але у них є свої недоліки, зокрема, складність отримання високої напруги розгойдування на сітках вихідних ламп. Отримати амплітуду сигналу 300-4 00 В з малою кількістю гармонік і рівнем спотворень менше 0 , 5% - завдання дуже непросте, а практика показує, що в УМ, побудованих за схемою УН-УТ (підсилювач напруги - підсилювач струму), характер звучання визначається в основному УН. Таким чином, при виборі способу реалізації задуманого розробник керується цілим комп Лексом об'єктивних показників і суб'єктивних переваг і часом неусвідомлено.

Зваживши всі «за» і «проти», було вирішено використовувати найдоступніші заразлампи 6ПЗС-Е, що представляють собоюаналог широко відомихзвукових тетродов 6L6 і 5881. Ця лампа має специфічні вольтамперні характеристики (рис. 1.1), що дозволяють використовувати її в режимі з сітковими струмами, як в тріодном, так і в тетродном включенні.

Рис 1.1. Графік вольтамперної характеристики лампи 6ПЗС-Е в тріодном включенні

Як видно з графіків, при напрузі на сітці +10 В, анодная характеристика ще не має пентодная «коліна». Лінії, відповідні сітковим напруженням +10 і -10 в, розташовані на однаковій відстані від лінії нульової напруги. Це означає, що на цій ділянці навантажувальної прямої крутизна не змінюється, на відміну від ділянки з малими анодними струмами. Внутрішній опір 6ПЗС-Е при малих анодних струмах сильно зростає, а залежність струму анода від сіткового напруги, тобто крутість, падає. Ця особливість добре відома конструкторам лампової техніки і широко використовується в двотактних підсилювачах. Завдяки їй межа між режимами А і АВ практично відсутній, так як внаслідок падіння крутизни струм через лампу практично не припиняється навіть при великих замикаючих напругах, і комутаційні спотворення мають малий порядок. Щось подібне реалізовано в транзисторних підсилювачах з позначенням «клас АА» за допомогою деяких схемотехнических хитрощів.

Ще одна особливість цієї лампи,також відома любителям зі стажем, - цеїї висока перевантажувальна здатність по анодному напрузі.Після тренування вона прекрасно працює при анодній напрузі 600-700 В і напрузі на другий сітці 450 В і навіть до 500 В. За своїм потужносним можливостям вона лише трохи поступається EL-34. У тріодном режимі лампа без видимих ​​проблем місяцями працює при анодній напрузі 400-450 В. Цей нештатний режим дозволяє використовувати відносно високоомних анодний навантаження, що сприятливо позначається на рівні спотворень. Під високоомній тут розуміється навантаження, що значно перевищує Ra = 2Ri, при якій досягається максимальний ККД посилення. Досить прийняти навантаження, що дорівнює (5-10) Ri. Зрозуміло, ні за яких умов не повинні перевищуватися гранично допустимі режими по струму катода і небажано перевищення потужності розсіювання на аноді. Всі ці особливості роблять6ПЗС-Е дуже привабливою лампою для експериментів, однак за звучанням вона нерідко програє своїм «однокласникам» і тим більше 6С4С. Досліди з 6ПЗС-Е були припинені в тій стадії, коли подальші модифікації стали неможливі в старому корпусі, а потенційні можливості ламп були використані практично повністю. До цього часу схема представляла собою трехкаскадний двотактний підсилювач, що працює в класі А2, з максимальною вихідною потужністю близько 20 Вт. Слід також зазначити, що розраховані вольтамперні характеристики, використовувані в програмах, можуть відрізнятися від реальних, особливо в області позитивних сіткових напруг.

Любительський розрахунок вихідного каскаду:

Вибрати тип радіолампи, знайти графіки ВАХ.

Вибрати схему включення: в нашому випадку схема із загальним катодом, з фіксованим зсувом (рис. 1.2).

Мал. 1.2 Схема вихідного каскаду однотактний варіант.

Оцінити рівень спотворень і вихідну потужність з різними варіантами анодного навантаження і положення робочої точки.

Перейти до двотактної схемою: подвоїти отриману величину анодного навантаження, споживану і вихідну потужність. Вихідний опір зменшиться вдвічі.

За отриманими даними перейти до розрахунку вихідного трансформатора, джерела живлення, каскадів попереднього посилення.

Список позначень:

Uc - напруга на керуючій сітці лампи;

Ra - опір анодного навантаження;

Ri - внутрішній опір лампи;

Ua, la - анодні напруга і струм;

Rh- опір навантаження;

Un - напруга приведення.

Розрахунок режиму по постійному струму графічним способом

Сімейство вольтамперних характеристик 6ПЗС-Е в тріодном включенні наведено на графіку рис. 1.3.

Вибираємо опір анодного навантаження Ra. Довідкові дані для ламп 5881 і 6V6 заявлені близько 1,7 кОм. Виміряні величини для 6ПЗС-Е складають близько 0,9-1,2 кОм, цих значень ми і будемо дотримуватися.

Мал. 1.3. Область безпечної роботи 6П3С-Е Вибираємо Ra = 2,5 кОм.

Будуємо гіперболу максимально допустимої потужності розсіювання на аноді: Раmax = Ua 1а. Миттєві режими під час роботи лампи не повинні знаходитися вище цієї кривої.Для 6ПЗС-Е допустима потужність розсіювання на аноді становить 21 Вт.Для аналогічних за розмірами і конфігурації електродів 5881 і 6V6 зазвичай наводяться 25 або 30 Вт, в залежності від виконання лампи. Така різниця пов'язана з тим, що длязабезпечення підвищеної довговічності вітчизняної лампи (про що говорить індекс «Е»),виробник обмежує гранично допустимі електричні і температурні режими. При цьому знижується газовиділення з електродів. Любителі в своїх конструкціях часто експлуатують лампи в дуже жорстких умовах, коли єдиним достовірним індикатором напруженості режиму є розжарити до червоного аноди. Аналіз аматорських конструкцій показує, що6ПЗС-Е може роками працювати з розсіюється на аноді потужністю до 25-30 Вт, на відміну від 6ПЗС, Яка має іншу конструкцію. На довговічність лампи сильно впливає величина опору витоку сітки. За ТУ цей опір не повинно перевищувати 100 кОм при фіксованому зміщенні, і 150 кОм - при автоматичному. В цьому випадку погіршення вакууму в результаті газовиділення не призводить до помітної зміни режиму роботи. Недотримання цього пункту ТУ призводить до наслідків, добре відомим власникам «прибою» та інших апаратів на 6ПЗС, які страждають «хворобою червоних анодів». У своїх розрахунках ми обмежимо допустиму потужність 23-25 ​​Вт. При цьому врахуємо специфіку застосування: в нашій схемі резистори витоку вельми низькоомні. Крім того, зазвичай в високоякісної звукотехніці лампи замінюються на нові задовго до появи помітної витоку і зниження крутизни. Лампа, що працює в класі А, розсіює максимальну потужність при відсутності сигналу. Токи і напруги на ній також не повинні перевищувати допустимих значень. Для нагадування про це побудуємо два відповідних відрізка, обмеживши можливі режими областю безпечної роботи (ОБР) лампи.

При посиленні сигналу режим роботи лампи, тобто анодний струм і напруга, прокреслює пряму. При роботі на реактивне навантаження пряма перетворюється в еліпс, і миттєва потужність може перевищувати допустиму. Однак середня потужність розсіювання все одно залишиться менше потужності спокою.

Вибираємо робочу точку каскаду - струм і напруга спокою. Встановимо ліву межу робочих режимів таким чином, щоб напруга на сітці не перевищувало 10 В (U 10 В). Права межа зазвичай задається максимально допустимим анодним напругою, а в разі триодного включення пентодов і тетродов - напругою на другий сітці. Оскільки в нашому випадку це напруга не перевищує перевірених 550 В, це не дуже актуально. Набагато важливіше падіння крутизни і зростання внутрішнього опору. Тому обмежимо область робочих режимів справа не максимально допустимою напругою, а мінімально допустимим струмом, для визначеності 15-20 мА. При цьому Ucmin = -70 В. Точка спокою знаходиться майже на середині цього відрізка.

Так, сіткове напруга в режимі спокою вийшло -30 В, а необхідна амплітуда напруги збудження - 80 В від піку до піку або 28 В ефективного значення. Знаходимо перетин лінії -30 В з навантажувальної прямої і відповідні режими: 350 В і 70 мА. Звідси можна отримати необхідну напругу джерела анодного живлення: воно повинно бути більше на величину падіння напруги на первинній обмотці вихідного трансформатора. Це падіння можна оцінити ще до його розрахунку. Найбільш типові величини ККД вихідного трансформатора - 0,85-0,87. Це означає, що величина активного опору обмотки становить 0,13-0,15 Ra, тобто в нашому випадку воно дорівнює приблизно 350-400 Ом. В результаті напруга живлення має становити близько 380 В при повному навантаженні.

Після вибору робочої точки зазвичай проводиться розрахунок спотворень і енергетичних параметрів. Нас цікавить вплив вибору робочої точки на спотворення. Звернемося до рис.1.4,   отриманого за допомогою генератора звітів SE Amp Cad.

Мал. 1.4 Вибір робочої точки.

З малюнка добре видно, що симетричного зміни сіткової напруги щодо точки спокою відповідає несиметричне зміна анодних струму і напруги.

Співвідношення довжин відрізків ОА і ОВ є міра спотворень. За допомогою методу трьох ординат можна обчислити величину другої і третьої гармонік. Наведемо цифри - 111 і 2% для другої і третьої гармонік, відповідно. Це типові величини для будь-якого однотактного каскаду, що працює на максимальній потужності.

Такий високий рівень спотворень не повинен лякати. Справа в тому, що в двотактному підсилювачікласу А лампи включені встречнопараллельно по змінному струмі, і в ідеалі друга гармоніка відсутня зовсім, а рівень третьої досить швидко знижується при зменшенні потужності. При половинній потужності він становить уже прийнятні 0,1%. Крім того, математична модель в області позитивних зсувів рідко відповідає реальній поведінці лампи. Насправді відрізок ОА трохи коротше, ніж його малює програма. Відзначимо для себе той корисний факт, що при збільшенні навантаження рівень спотворень знижується: приRa =   4 кОм відрізки ОА! і OB "майже рівні. Вихідна потужність каскаду, як прийнято її представляти, дорівнює площі заштрихованих трикутників. Її можна порахувати як аналітично, так і прямо з графіків. Ми візьмемо готову величину зі звіту, складеного програмою - 11 Вт. Це майже втричі перевищує потужність , яку можна отримати від каскаду в класі А1 (без сіткових струмів) при тому ж рівні спотворень. Зупинимося на наступному режимі:

Іа = 50 мА - струм спокою;

Ua = 365 В - напруга на анодах в точці спокою;

Uc = -33 В - напруга зсуву на сітці;

Upp = 75 В (від піку до піку) - напруга збудження, що відповідає максимальній потужності;

Ра = 22 Вт - потужність, що розсіюється на аноді в точці спокою;

Ра = 16 Вт - середня потужність, що розсіюється на аноді, при максимальному сигналі;

Pout = 11 Вт - максимальна вихідна потужність;

Rout = 3,5 Ом - вихідний опір;

Distortion 2nd = 11% - рівень другої гармоніки;

Distortion 3rd = 2% - рівень третьої гармоніки.

Перехід до двотактної схемою дає нам дані для подальших розрахунків:

Ra = 5 кОм;

Рмах = 22 Вт;

Iср = 100 мА;

Uc = 26 В (еф).

Вхідний опір каскаду, що працює з сітковими струмами нелінійно, тому драйвер повинен бути побудований за схемою підсилювача потужності, а не підсилювача напруги. У потужних промислових УМ зазвичай застосовується трансформаторна зв'язок між драйверного і вихідним каскадами. У нашому випадку напруга збудження становить всього 26 Вт, тому цілком можна обійтися катодних повторителем (КП) з безпосереднім зв'язком (рис. 1.5).

Вихідний опір катодного повторювача приблизно становить Rou t * Ri / у для подвійного тріода6Н8С (аналог 6SN7) це складе 370 Ом, що цілком достатньо для забезпечення струму сітки близько 1 мА. Скориставшись програмою TubeCAD, отримуємо режими каскаду:

Рис »1.6. Вибір робочої точки каскаду на 6Н8С

Umax out = 40 / + 39,8 В - максимально можливий рівень вихідного сигналу;

Uc = -3,56 В - напруга зсуву;

Іа = 11 мА - струм спокою;

Uпит = 280 В - напруга живлення;

Кус = 0,9 - посилення по напрузі;

Ра = 1,87 Вт - потужність розсіювання на аноді.

Ці величини можна отримати з ВАХ (рис. 1.6), вважаючи напругою живлення каскаду Е0 суму позитивного Uri і негативного Uc полюсів харчування.

Коефіцієнт передачі катодного повторювача по напрузі становить 0,8-0,9 в залежності від величини навантаження. Отже, чутливість підсилювача по входу КП становить 28 / 0,8 = 35 В (еф.). Такий розподіл посилення дозволяє обмежитися всього трьома каскадами, включаючи вже описані. У багатьох випадках вихідний сигнал цього каскаду має достатню амплітуду для подачі прямо на сітки вихідних ламп. Не слід вважати недоліком цієї схеми необхідність ручного підбору подільника, так як більшість так званих автобалансних схем або несиметрично режимам, або також вимагає підстроювання. Розрахунок цього фазоінвертора мало відрізняється від розрахунку звичайного реостатного каскаду.

Мал. 1.8. Екран симулятора з результатами розрахунків

Незважаючи на свою простоту, представлений симулятор дає задовільну точність.

На рис. 1.8 показаний екран з результатами розрахунку і режимами по постійному і змінному струму. Конденсатори Сб, С7 моделюють вхідну ємність наступного каскаду, С1 - попереднього, а також ємність монтажу. Без цих елементів розрахунок АЧХ буде невірним. С2 необхідний для вирівнювання АЧХ плечей. Невелика місцева ООС через незашунтірованний конденсатором R3 полегшує регулювання фазоинвертора Посилення каскаду становить 42,5 і з невеликим запасом перекриває потрібне. На частоті 20 кГц воно падає на 1,5 дБ відносно 1 кГц - це плата за використання 6Н9С, у якій досить великі міжелектродні ємності. Розрахунковий КНІ становить 0.4% при вхідному сигналі 0 дБ = 0,775 В; 0,17% - при -20 дБ і 1% - при +6 дБ. Ці величини представляють інтерес лише в порівнянні з іншими способами реалізації схеми, так як модель тріода Iс + Іа = К (Ua + у Uc) 3/2 у всіх симуляторах не враховує особливостей конструкції лампи.

Схема одного каналу підсилювача представлена ​​на рис. 1.9, блоку живлення - отд.схема

Рис, 1.9. Принципова схема одного зканалів підсилювача

Для обох каналів був використаний загальний силовий трансформатор. Анодна напруга + 37о В випрямляється за допомогою двонапівперіодною схеми з використанням якісних конденсаторів і промислових дроселів телевізійної промисловості. Негативна напруга -125 В взято від окремого трансформатора за допомогою двухполуперіодного випрямляча з хорошою фільтрацією. Напруження ламп вихідних і попередніх каскадів здійснюється від різних обмоток окремого потужного трансформатора ТН-54. Для мінімізації фону харчування ниток напруження вхідних ламп здійснюється за схемою з використанням резисторів по 100 Ом, точка з'єднання яких «прив'язана» до землі. Використана затримка (реле часу) по включенню анодного напруги, після подачі накального з інтервалом ~ 37сек - для збереження тривалості терміну експлуатації ламп. Вихідні трансформатори намотані на базі промислових ТС-180 (сх.обмоток додається) .В підсилювачі застосованіякісні полістирольні (К71-7), поліпропіленові (К78-2) і фторопластові (ФТ-3) конденсатори, в тому числі і фірми RIFA, КБГ-МН, МБГО-1.Резістори підібрані з особливою точністю (одиниці Ом) .Напруга анодного харчування становить+363 В. В як прохідних звукових конденсаторів спочатку пробувалися поліпропіленові конденсатори К78-2-0,1мкф на 315 В, проте вони сильно забарвлюють звук в області високих частот,з фторопластовим ФТ-3- звук реалістичний. Вихідний каскад кожного каналу споживає від джерела +370 В, 100 мА; 20 мА потрібно для драйверів і 2 мА для фазоінвертора. В сумі це становить 122 мА, а з урахуванням традиційного запасу - 140 мА. Кожна пара вихідних ламп - по 1,8 А, 6Н8С / 9С споживають по 300 мА. Орієнтовна сумарна електрична потужність для двох каналів Рі = 220 Вт.

Налаштування підсилювача.

Ця процедура починається з установки струму спокою вихідних ламп одного з каналів. Лампи незадействованного каналу краще не вставляти. Перед включенням необхідно встановити движки підлаштування резисторів R9, R10 в положення максимального опору. Лампа 6Н9С поки не потрібна. В розрив проводу анодного харчування включається міліамперметр з межею вимірювання не менше 500 мА, а вольтметр з межею вимірювання 500 В підключається до точки з'єднання R11 і R12.

Відразу після включення підсилювача в мережу через резистор ступеневої запуску потрібно переконатися в присутності негативного зсуву не менше 100 В. Після цього вольтметр можна підключити до джерела анодного живлення і переконатися, що напруга на конденсаторах фільтра плавно зростає, а струм в ланцюзі анодного харчування не перевищує декількох міліампер.

Через кілька секунд можна подати повне напруга мережі. Анодна напруга має бути підвищеним. Підключити вольтметр до сітки однією з вихідних ламп. Поступово зменшуючи опору R9 і R10, виставити напруги на сітках-33 В Ця операція вимагає великого терпіння, так як після кожної зміни положення движків змінюється споживання від джерела живлення і тому напруга живлення теж змінюється. Тому повертати движки змінних резисторів потрібно одночасно в обох плечах і на маленький кут.Споживання всього каналу підсилювача має бути близько 120 мА. При анодній напрузі понад 300 В в балонах бПЗС-Е з'являється характерне синє світіння.Це їх «візитна картка», абсолютно нормальна, безпечна ситуація. За інтенсивністю цього світіння можна судити про ступінь завантаженості лампи. Якщо лампи в плечах світяться по різному, то, швидше за все, у них різні параметри і режими. Якщо світіння починає пульсувати в такт з музикою, це означає перехід в режим АВ або перевантаження.

Струм спокою драйвераповинен скластине менше 10 мА на плече.

Якщо при такому струмі не вдається встановити напругу зміщення-33-34 В на сітках вихідних ламп, то потрібно підбір резистора R14. Напруга на конденсаторі С5 має становитиблизько 125 В, на аноді драйверів - близько 150 В. Струм спокою вихідних ламп можна встановити 50-60 мА.Після установки необхідних напруг і струмів потрібно вимкнути підсилювач і через деякий час знову включити. Після 20-хвилинного прогріву можна підлаштувати режими. Остаточну установку режимів можна робити тільки після того, як буде відрегульовано другий канал, так як напруги харчування можуть трохи зменшитися після підключення другого каналу. Якщо лампи були попередньо треновані, наступну перевірку режимів можна зробити при бажанні через тиждень.

Кілька слів про балансуванню фазоінвертора. Її слід проводити як на синусоїдальній сигналі, так і на прямокутному. Лампу бажано підібрати з однаковою крутизною триодов в балоні. R6 складається з двох паралельно з'єднаних резисторів з величинами, рівними R2 і R4. Таким чином, зрівнюється навантаження плечей по змінному струмі і посилення. Зміною R3 потрібно домогтися однакового розмаху сигналу на сітках драйвера. Напруга на R5 матиме вигляд синусоїди з подвоєною частотою. Спостерігаючи фронти прямокутного сигналу можна вирівняти поведінку плечей на ВЧ. Для цього потрібно підібрати конденсатор ємністю в кілька десятків пикофарад паралельно R4.Конденсатор повинен бути високоякісним і не керамічним.Взагалі питання застосування тих чи інших пасивних компонентів досить суперечливий. Безперечним є лише те, що вони дуже сильно впливають на характер звучання. Тип застосованих компонентів вказано на схемі.Вимірювання.

Після складання і попереднього налаштування можна перевірити параметри підсилювача. В силу сказаного вище, об'єктивні параметри цікавили нас лише як індикатор правильності реалізації закладеної ідеї. Як джерело сигналів використовувалися CD-тест-диск і генератор 3ч "СУРА. Сигнали спостерігалися на екрані осцилографа С1-68, С1-94. Напруги і струми вимірювалися цифрові мультиметри VICTOR VC-9807, 9808,97.

У транзисторних підсилювачах максимальна потужність визначається кордоном кліппінга при досягненні сигналом рівня джерела живлення. При цьому спотворення сигналу різко зростають. У звичайних лампових підсилювачах спотворення монотонно зростають до моменту появи сіткових струмів вихідних ламп. У цей момент спотворення зростають від одиниць до десятка відсотків. Обмеження сигналу виходить «м'яким», без зламів. Характерною особливістю підсилювача класу А2 є відсутність явно вираженого кліппінга, так як основними факторами, що обмежують вихідну потужність, є струм драйвера і в кінцевому підсумку потужність джерела живлення.

Тому відстежити на екрані осцилографа досягнення рівня максимальної потужності неможливо. У цьому випадку доводиться користуватися методикою ПОСТ, що визначає максимальну потужність як потужність, при якій рівень спотворень досягає 10%.При вимірах на еквіваленті навантаження були отримані:

Вихідна потужність -20 Вт; макс - 24 Вт

Діапазон частот при завалі на краях -3 дБ,5 Гц-19 кГц.

Найбільш цікаві дані спостерігалися при роботі на реальне навантаження. Підсилювач підключався до АС, на вхід подавався музичний сигнал від CD-плеєра. Регулятором гучності встановлювався рівень, при якому зазвичай прослуховуються фонограми, так званий рівень комфорту. Після цього до виходу підсилювача під'єднувався вхід звукової плати (через резистивний дільник 1:10), a CD замінювався на CD-R з тестовими сигналами.

АЧХ системи

На рис. 1.16 наведено фрагмент АЧХ, ціна ділення шкали 10 дБ. Таке несподіване в порівнянні з резистивної навантаженням поведінку системи стає зрозумілим, якщо згадати про модуль вхідного опору трехполосной АС.

Мал. 1 16 Фрагмент АЧХ в процесі вимірювання параметрів підсилювача

На слух підйом АЧХ в області 3-4 кГц відсутня. Для перевірки було проведено вимірювання АЧХ транзисторного підсилювача з подібним тональним балансом. За рахунок більш низького вихідного опорунерівномірністьв цій галузі склала0,5 дБ, головним чином близько частоти 1,5 кГц. Характер тембру верхньої середини звукового діапазону передавався ідентично лампового. Коефіцієнт нелінійних викривлень вимірюється на частотах 1 і 3 кГц (рис. 1.18 і 1.19).

Як видно, спотворення підсилювача на малій потужності представлені виключно другий гармонікою, це явна ознака незбалансованості фазоінвертора. Третя гармоніка маскується в першому випадку перешкодою приладу, в другому - шумами.Виміряний КНІ становить 0,09% на частоті 1 кГц і 0,08% на частоті 3 кГц. Це величини, гідні апаратури дуже високого класу.

Дещо гірше йдуть справи з інтермодуляційними спотвореннями (рис. 1.20). При подачі на вхід частот10 і 11 кГц однаковоюамплітуди різницевий тон 1 кГц має рівень -50 дБ або0,3%.   Найбільш ймовірна причина - підвищена асиметрія плечей фазоінвертора на ВЧ, так як в досліджуваному підсилювачі був відсутній конденсатор в аноді VL1.1.

Слухова експертиза.

Прослуховування підтвердило високий якісний потенціал підсилювача. Незважаючи на дуже скромну комплектацію, він повністю виправдав всі витрачені на нього зусилля. З особливостей звучання відзначимом'який, неагресивний верх, при збереженні досить високої детальності. Передача басів - соковита, але не гучна,як можна було очікувати від підсилювача з високим вихідним опором; швидше за все, підсилювач буде чутливий до зміни АС.Найкраще передається середина звукового діапазону.Характер звучання помітно змінюється при заміні ламп і пасивних компонентів. Найкращими виявилися МЕЛЗовскіе6Н8С і 6Н9С 1952-1953 років випуску з металевими цоколями. Як джерело сигналу використовувався DVD-плеєр «Harman Cordon-39» з аудіофільских звуковим процесором, акустика - «Yamaha-NS-8900»Rн = 6 Ом. Ідеально відтворює стилі музики: джаз, блюз, серед інструментів-духові, гітара. Здивувало й те, що підсилювач правдоподібно, з характерною тривалістю, глибиною, частотою відбив низькочастотну складову однієї з композицій вищеназваних стилів, на відміну від ресивера Yamaha-RV-557.Уже в цьому і розкривається одне з найважливіших переваг лампового підсилювача на транзисторним: висловлювати детально кожен з інструментів. Інакше кажучи, слухаємо музику, пісні і вухо не втомлюється це робити навіть при тривалому або щодо гучному прослуховуванні, як би «втягує» в необхідність слухати далі. Фону практично немає. Часом це просто треба почути, а, що стосується дизайну - побачити. Прекрасного звуку категорії Hi-End повинен і відповідати прекрасний зовнішній вигляд! На вході мережі змінного струму застосований мережевий фільтр з використанням керамічних конденсаторів і феромагнітного дроселя. У вхідних звукових ланцюгах застосовані кабелі фірми «LUXMAN» з вмістом безкисневої міді.

Історія цього підсилювача почалася в той день, коли я абсолютно безцільно купив на ринку дві тесловскіе лампочки EF22. Ні для чого, просто сподобалися, і недорого. Деякий час вони лежали у мене «в тумбочці», потім я вирішив схрестити їх з 6П3С-Е, причому схему хотілося без перехідних ємностей. Лофтін -Уайт в однотакте я спробував, але залишився нею незадоволений. І невідомо, скільки б лежали у мене ці лампочки, якби не натрапив я на схему Павлова.

Схема двотактного УНЧ

В результаті експериментів і невеликих змін вийшла у мене ось така схема.

Забігаючи трохи вперед, скажу, що підсилювач розвиває вихідну потужність 10 Вт при вхідній напрузі 0,5 В. Схема сама по собі, на мій погляд, досить цікава і нетривіальна. Вона поєднує в собі переваги однотактной і двотактної. Від першої їй дістався вхідний каскад, який, власне кажучи, особливостей не має (крім, звичайно ж, способу харчування другої сітки пентода). Від другої - вихідний каскад (працює, до речі, в класі А), і тут суцільні особливості.

перша- підключення керуючих сіток вихідних ламп, воно безпосереднє. Саме тому в катодах цих ламп варто резистор порівняно великого опору (щоб дотримати режим вихідних ламп). Але така схемотехніка тягне за собою головний недолік схеми - велика її тепловиділення. Тому спочатку потрібно передбачити достатню вентиляцію корпусу.

друга- це подача вхідного сигналу тільки на сітку верхнього плеча (сітка нижнього тетрода заземлена по змінній напрузі). Такий спосіб називається Self-Inverting Push-Pull (SIPP), або селфспліттер - самоінвертірующійся двотактний вихідний каскад. Характерна його риса - це відсутність ємності в катодах вихідних ламп. Оскільки інверсний вхідний сигнал підводиться на нижній тетрод саме через його катод.

третявідноситься і до першого каскаду - зворотний зв'язок з катодів вихідного каскаду на екранну сітку вхідного, що підвищує загальну стійкість підсилювача.

Як бачимо, обидва каскаду пов'язані між собою по постійній напрузі, причому вкруговую. Це тягне за собою досить копітку настройку підсилювача, яка полягає в ретельному підборі резисторів R3, R10 і R11. Але за всі ці складності і труднощі я був винагороджений прекрасним звучанням підсилювача.

збірка УНЧ

Тепер збірка. На шасі пішла одна боковина від старого комп'ютерного корпусу, на днище - друга. За задуманої конструкції, лампові панелі повинні бути підняті над шасі, тому в останньому були вирізані прямокутні отвори, які я закрив платами з фольгованого склотекстоліти з упаяними в них ламповими панелями.

У першоджерелі було ще ось таке зауваження.

Тому потрібно було придумати затримку анодного напруги. Ставити тумблер на анодное не захотів, оскільки не люблю різких перехідних процесів у вигляді кидків анодних і сіткових струмів. З урахуванням вищесказаного (і показаного), схема блоку живлення і софтстарта вийшла ось така.

Що виходить? Після включення підсилювача перші 30 секунд гріються напруженням, потім протягом приблизно 45с плавно наростає анодна напруга, а потім включається індикатор рівня сигналу на передній панелі, сигналізуючи про готовність підсилювача до роботи. Обидва реле після всіх маніпуляцій залишаються в відпущеному стані. До речі, про індикатор. Його схема ось така.

Кожен початківець радіоаматор чув або читав про перевагу лампової звуковідтворювальної апаратури, в порівнянні з звуковідтворювальною апаратурою побудованої на напівпровідниках. Чи не слабшає інтерес до виготовлення конструкцій на радіолампах і спонукав мене на написання цієї статті, де будуть розглянуті основні критерії конструювання даного типу підсилювачів. Отже, приступимо. Перш за все необхідно сформулювати перший закон техніки класу Hi-End: звуковий сигнал повинен зазнавати якомога менше перетворень, посилюватися якомога меншим числом каскадів. Для підтвердження цього непорушного правила якнайкраще служить найпростіша схема лінійного звукопідсилення (клас А) в один такт.

Крім всіх своїх "звукових" достоїнств, така схема підходить для освоєння лампової техніки в силу простоти своєї збірки і мінімальної кількості деталей. Тут необхідно згадати про деякі особливості по підбору компонентів, збірці, наналадке і використання таких пристроїв. Лампові підсилювачі справедливо критикують за "розпливчастий" бас. Причина цього - підвищений вихідний опір лампового підсилювача, тому професіонали радять розраховувати і налагоджувати АС під конкретний підсилювач на лампах. Деякі фахівці виготовляють навіть складні вихідні трансформатори, де кожна вихідна обмотка працює на "свій" окремий динамік в акустичній системі! Для зменшення гармонійних спотворень і усунень акустичного фону застосовують метод секційної пошаровим намотування як мережевих так і вихідних трансформаторів (наприклад розміщення первинної обмотки між половинами вторинної). Доцільним вважається застосування тороїдальних трансформаторів (всім знайомі їх переваги), але виготовлення їх в домашніх умовах досить складно - вимагає навичок і терпіння.

Звідси випливає другий непорушний закон техніки Hi-End: виготовлення трансформаторів потрібно приділити якомога більше уваги - від цього на 90 відсотків залежить якість звучання вашого саморобного агрегату. Дуже важливим питанням є будівництво блоку живлення підсилювача. Особисто я не радив би застосовувати випрямлячі на напівпровідникових діодах-уж дуже сильно вони вихолощують звук.Самое слушна на мій погляд рішення - застосування кенотронних ламп з LC фільтрує ланцюжком. Переваги цієї схеми незаперечні - у міру прогріву катодів кенотрона, напруги в схему підсилювача подаються поступово (а не одномоментно, як при застосуванні напівпровідників, де довелося б доповнити схему релейним вимикачем анодного напруги, щоб збільшити термін служби електронних ламп). Найпоширенішим кенотроном, доступним для самодельщиков, є лампа типу 5Ц4С.

Застосування випрямлячів і фільтрів в накальних ланцюгах ламп так само не бажано - крім того що є ризик деградаціісігнала, пов'язаний із застосуванням напівпровідників, деякі лампи категорично відмовляються "добре працювати", якщо їх накальная ланцюг запитана постійною напругою! Крім цього, схему підсилювача необхідно доповнити мережевим фільтром зменшення шумів (дивись статтю), який позбавить агрегат від купи НЧ / ВЧ перешкод з побутової мережі змінного струму. Слід також загострити увагу на виборі пасивних компонентів для лампового підсилювача. Резистори бажано застосовувати тільки метало плівкові, типу МЛТ, з мінімальним відхиленням від номіналу. І хоч не кожен радіоаматор зможе дістати, наприклад, пятіваттние плівкові резистори (такі можна придбати тільки з нагоди, а деякі їх і в очі не бачили!) Слід відмовлятися (в міру можливості) від застосування дротяних резисторів, як вітчизняних так і імпортних.

Дуже критично слід ставитися і до вибору конденсаторів - найкраще підходять з діелектриком з поліпропілену, плівкові і полікарбонатні,

і хоч не кожен зможе дозволити собі придбати спеціалізовані конденсатори для Hi-End збірки, все з них слід обов'язково перевіряти перед установкою в схему на предмет витоку, внутрішнього опору і т.д.

На худий кінець можна застосовувати і конденсатори з паперовим діелектриком типу МБМ і слюдяні типу КСО-1. Найбільш "музичними" і поширеними лампами для збірки однотактного підсилювача, на думку багатьох фахівців, є лампи 6Н23ПЕВ

І 6П14П. Букви Е або ЕВ в позначенні - показник більш високої якості виконання лампи.

У мережі безліч конструкцій підсилювачів на цих лампах, так що принципових схем наводити не буду, думаю слід лише привести їх паспортні дані в.

Так само слід (у міру можливості) уникати застосування будь-яких ланцюгів корекції звуку, при виготовленні підсилювача на лампах. Якщо ж ця умова не здійснимо, слід застосовувати якомога більш надійні потенціометри фірм Alps

Або Noble - пробій або обрив резистора регулювання загрожує дуже серйозними наслідками, крім цього застосування неякісних потенціометрів може внести в сигнал відтворення помітні спотворення. Для виготовлення шасі підсилювача застосовується перевірений роками матеріал - алюміній (в силу своєї міцності, легкості обробки в домашніх умовах). Всі з'єднання при монтажі підсилювача на лампах виробляються прямо на лампових панельках. Панельки слід вибирати так само з особливою прискіпливістю - краще, якщо це будуть керамічні панелі з надійними цанговими зажимами для цокольних контактів ламп. Монтажний провід при складанні краще застосовувати посріблений або луджений; те саме стосується і застосовуваного припою - високотемпературний з високим вмістом срібла підійде як не можна краще. Всі роз'ємні з'єднання (вхід / вихід) бажано провести із застосуванням якомога більше надійних роз'ємів-краще навіть застосування клемних колодок з кріпленням "під гайку". АС слід підключати до підсилювача провідниками (з перетином від 0,75 кв / мм і вище) з міді (і ні в якому разі не китайським біметалом). Кілька слів про акустику для лампового підсилювача. Так як при реалізації однотактной схеми неможливо домогтися великої потужності підсилювача, доцільно застосовувати високоякісні АС підвищеної чутливості, зібрані по рупорної схемою.

Ще одним нюансом використання підсилювачів на лампах, професіонали заявляють використання окремої лінії підключення електроживлення підсилювального комплексу (прямо від щитової) провідником не менше 6 квадратних міліметрів (вважай зварювальний кабель). Моя особиста думка - це перебільшення. Думаю буде досить надійним застосування дроти стандартної електропроводки (2,5 кв / мм) і розетки з надійно пружними контактами, щоб уникнути брязкоту і перешкод при ненадійному з'єднанні ланцюгів харчування. Сподіваюся, що дана стаття, де коротко викладено основні критерії конструювання і складання лампової звукопідсилювальної апаратури, послужить надійною пам'яткою для радіоаматора, який вирішив вперше зайнятися складанням апарату даної категорії!