Уважаемые радиолюбители! Вашему вниманию предлагается ламповый 2-тактный усилитель мощности. За основу взята схема радиоинженера Е.Васильченко. Особенности: Выходные трансформаторы намотаны на базе ТС-180(прилагается отдельная схема). В качестве питающих использованы три трансформатора, применена схема задержки включения анодного напряжения(плавность включения: питание накала, прогрев, затем подача анодного питания). В схеме анодного питания установлены промышленные дроссели из телевизора, в качестве С2-С3 после некоторых экспериментов взяты ФТ-3 (как наиболее реалистичные, К78-2, в частности, приукрашивали звук). Маркировка примененных компонентов указана на схемах. При изготовлении использовался навесной монтаж с контактными колодками, экранированный провод Luxman -audio . Облицовочный материал: тонированное зеркало, МДФ. Входные-выходные гнезда из желтого неокисляемого металла, станина из металла из-под ПДУ МПК «Олимп-005». Фона, гула нет. Резисторы подбирались с максимальной требуемой точностью при помощи мультиметра.Возбуждения нет,синусоида чистая.Параметры указаны,читайте внимательнее описание с внесенными необходимыми изменениями,дополнениями в ходе настройки.На мой взгляд схема не слишком сложна для повторения.Удачи!

Предварительные замечания о цели разработки.

Девизом этой работы был отказ от бескомпромиссности в пользу сбалансированных, целесообразных решений. Усилитель много раз радикально переделывался, но в конечном итоге, хотя его нельзя назвать новым, удалось сделать небольшой домашний УНЧ с хорошим качеством звука при с максимальном использовании «подручных материалов» и доступных деталей.

Лампы были выбраны по нескольким причинам. Не может не привлекать их изначально высокая линейность, легкость модификации схемы, подбора компонентов, простота расчетов, а также ясность и лаконичность схем. Следующий тезис -- никакого «лампового звука». Так называемый «ламповый звук» - это устойчивый миф, в который каждый вкладывает свое собственное понимание. Для одних это ограниченный по диапазону звук с явным преобладанием средних частот - свидетельство того, что сердечник трансформатора слишком мал. Для других ламповый звук ассоциируется с "прозрачностью", высокой разрешающей способностью, детальностью. Для третьих это «мягкий, комфортный» звук. Возьмем на себя смелость утверждать, что ни одна из приведенных характеристик не является непременным атрибутом ламповой аппаратуры, точно так же, как «беспристрастное, мониторное» звучание - транзисторной. Особые характерные признаки звучания того или иного усилителя, неважно, транзисторного или лампового, определяются в основном структурой схемы и примененными компонентами. В этом смысле можно считать, что "ламповый звук" - это отсутствие утомительного "транзисторного", "пластмассового" звучания, которое хорошо известно владельцам музыкальных центров и отечественных усилителей.

После проверки и прослушивания ряда макетов усилителей с измерением объективных параметров было выяснено, что большинство родственных топологий дает сравнимые результаты:

АЧХ усилителя в основном определяется выходным трансформатором и без особых проблем может быть реализована полоса 5 Гц -25...30 кГц по уровню 1-2 дБ, Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) усилителей с разомкнутой цепью ООС составляет от единицы до десятка процентов па максимальных уровнях и десятые доли на малых. Тем не менее, характер звучания таких усилителей заметно различается, несмотря на их одинаковые параметры.

В связи с этим было принято решение не принимать во внимание величину КНИ. Это не более чем показатель наличия или отсутствии грубых ошибок проектирования и реализации. Типовой показатель исправного лампового усилителя - несколько десятых долей процента при мощности несколько ватт.

Определенное мнение сложилось об ООС с регулируемой глубиной. : Ее наличие и глубина - это дело вкуса и привычки. Глубокая ООС была отвергнута сразу - повторить звучание старых QUAD, Leak на современных компонентах очень трудно. Некоторые топологии хорошо принимали введение неглубокой ООС, в частности, схема пентодного однотактного усилителя на EL-34 с раскачкой SRPP на 6Н9С. При подаче напряжения со вторичной обмотки выходного трансформатора в катод «нижней»- лампы SRPP через резистор в несколько килоом усиление немного (на 2-4 дБ) уменьшалось, исчезал слегка выраженный "телефонный" тембр. Этот тембр обусловлен плохим демпфированием акустических систем, высоким выходным сопротивлением однотактного пентодного усилителя, а чаше недостаточным качеством выходного трансформатора.

Глубину ООС следует экспериментально подбирать по минимуму собственных неприятных ощущений, так как при улучшении одних параметров, например субъективного восприятия линейности ЛЧХ. ухудшаются другие, такие, как естественность тембров голосов и инструментов и пространственные характеристики. Усилитель в этом случае должен обладать некоторым запасом усиления и устойчивости. С усилением, как правило, проблем не возникает. Ламповые схемы обладают весьма большим динамическим диапазоном и позволяют работать на любом его участке. Этим свойством широко пользуются энтузиасты ламповых схем. Дело в том, что величина и степень нелинейности амплитудной характеристики лампы зависит от режима по постоянному и переменному току, и это хорошо слышно. Кроме этого, и сами лампы обладают различными свойствами. Лампы с малой крутизной, такие, как 6Н1П, 6Н8С, дают меньшие искажения и обладают большими возможностями выбора рабочей точки. Лампы с большой крутизной или усилением не имеют конкурентов в гитарных и других усилителях со специфическим характером звучания. Кроме того, изначально высокая степень идентичности параметров ламп позволяет использовать компенсацию (или умножение, если необходимо) нелинейностей.

При определенном опыте здесь открывается широкое поле для подбора характера звучания по собственному вкусу. В этом аспекте конструктор транзисторных усилителей сильно стеснен в средствах влияния па звук аппарата. Транзисторный каскад обладает несравнимо большей нелинейностью, а выбор рабочей точки каскада связан с режимом всего усилителя. Неспроста титулом "легендарный" знатоки награждают в основном ламповые усилители и в единичных случаях - действительно выдающиеся транзисторные. Справедливости ради следует заметить, что в транзисторной схемотехнике тоже есть методы изменения характера звучания, которые выходят за рамки этой статьи. На совершенно резонное замечание читателя, что усилитель должен быть абсолютно нейтральным и ничего вносить в звук, у автора заготовлено дежурное объяснение, что под звучанием усилителя понимается все-таки звучание всего тракта, включая звуковой

материал, акустические системы и помещение прослушивания, по возможности абстрагированное от характерных особенностей, присущих этим компонентам. Слушатель обычно без труда различает, скажем, выделяются ли некоторые форманты усилителем, АС или резонансом помещения. Любой усилитель, даже самый «мониторный», вносит в усиливаемый сигнал изменения. Для проверки этого факта можно рекомендовать сравнение с "прямым проводом". Эти изменения вносят не только лампы или транзисторы. Компоненты, которые принято считать линейными - резисторы и конденсаторы - также изменяют характер звучания.

УМ нельзя проектировать в отрыве от акустических систем и источника сигнала. Универсальных усилителей не существует, как не существует и готовых рецептов создания усилителей «для рока» или «для вокала». Есть лишь некоторые очевидные закономерности, в изобилии описанные в литературе. Отметим лишь те из них, которые относятся к предмету нашей разработки. Конструктор-любитель, создающий технику для себя, имеет заметную фору перед коллегой-профессионалом. Ему требуется, как правило, чтобы усилитель «зазвучал» на выбранном конкретном, не очень обширном, музыкальном материале, в конкретной комнате и с определенной акустической системой, В нашем случае музыкальный материал был достаточно легким для усилителей - рок-н-ролл 60-х, джаз, иногда несложная классика. Особенность этой фонотеки - широко представленные натуральные музыкальные инструменты, отсутствие жестких (в смысле спектра), агрессивных жанров. Довольно большую часть фонотеки составляют записи, выполненные в лаконичном стиле, малыми составами, вплоть до дуэтов. Такую музыку часто выбирают в качестве фоновой и, как правило, не слушают громко. Вполне возможно, что такой репертуар в немалой степени повлиял на выбор ламповой схемы. Предварительный выбор был между следующими вариантами:

Полностью транзисторный усилитель с токовой разгрузкой и глубокой 00С (current dumping amplifier, подобно QUAD- 405 );

Транзисторный без общей 00С;

Гибридный без общей 00С (входной усилитель напряжения на лампе, выходной эмиттерный повторитель на биполярных транзисторах);

Двухтактный ламповый с трансформаторным выходом.

По комплексу предпочтений был выбран последний. Он проигрывал транзисторным и гибридным в громкости, при передаче мощных басовых партий. Некоторые версии гибридного усилителя передавали верхнюю часть диапазона более прозрачно (явный признак низкого уровня интермодуляционных искажений). Но по достоверности передачи на небольших гром костях среднечастотного диапазона, столь важного для джаза и классики, ламповый оказался лидером. Вполне возможно, что причина не только в различном спектре искажений, но и в величине выходного сопротивления. Усилители без обшей ООС имеют относительно высокое выходное сопротивление (триодные ламповые, порядка 1-3 Ом). Это, несомненно, сказывается на АЧХ связки УМ-АС, особенно в области резонансных частот динамиков и частот раздела кроссоверов. С другой стороны, нелинейность акустического преобразования уменьшается при работе от источника с высоким выходным сопротивлением. Ламповые усилители традиционно использовались с однополосными акустическими системами. В такой комбинации «недостатки» усилителя: ограниченная мощность на нижнем участке диапазона, высокий выходной импеданс - не ухудшали звучания. Другими словами, не все современные АС будут хорошо работать с лампами. Более того, было бы логично начинать проектирование звуковоспроизводящего комплекса с подбора адекватных акустических систем.

В нашем случае АС оказались вполне всеядными, что и подтвердили проверки их использования с разными усилителями. В одном случае это были трехполосные напольные АС в оформлении «закрытый ящик» с традиционным дизайном. СЧ и ВЧ воспроизводились шелковыми купольными динамиками, а НЧ большим, 35-см, "колесом"- с бумажным диффузором. Во втором - двухполосные АС производства завода «Ферроприбор» (СПб.) типа S-153 (15 0АС-0 0 3ФГ1) с излучателем Хейла и импортным СЧ - НЧ динамиком диаметром 25 см. Следует заметить, что в обоих случаях АС представляли из себя «неудобную» нагрузку по причине довольно большой неравномерности модуля полного сопротивления в частотных областях, важных для восприятия многих инструментов, и/или малой чувствительности.

В связи с вышеизложенным было принято решение выполнить выходной каскад на триодах. Такая схема обладает комфортным звучанием во всем диапазоне частот и достаточно хорошим демпфированием. Низкая чувствительность АС (87 и 8 9 дБ) вынуждает использовать двухтактную схему. Для сохранения всех преимуществ триодов выходной каскад должен работать в классе А, то есть без отсечки анодного тока.

В табл. 1 показано, какие мощности могут быть получены от распространенных отечественных ламп, триодов и пентодов в триодном режиме.

Наилучшими с точки зрения усиления звука свойствами обладают прямонакальные триоды. В спектре искажений этого класса усилительных элементов содержится минимальное количество гармоник, обычно это вторая и третья. Тетроды и пентоды в триодном включении проигрывают истинным триодам по этому показателю. Они имеют более широкий и мощный спектр искажений, независимо от способа включения (имеется в виду мода на ультралинейные схемы). Выходное сопротивление триодного трансформаторного каскада без 000 обычно составляет около 0,3Rh. Катодные повторители и Circlotron"ы имеют этот параметр на порядок ниже, но у них есть свои недостатки, в частности, сложность получения высокого напряжения раскачки на сетках выходных ламп. Получить амплитуду сигнала 300-4 00 В с малым количеством гармоник и уровнем искажений менее 0,5% - задача очень непростая, а практика показывает, что в УМ, построенных по схеме УН-УТ (усилитель напряжения - усилитель тока), характер звучания определяется в основном УН. Таким образом, при выборе способа реализации задуманного разработчик руководствуется целым комплексом объективных показателей и субъективных предпочтений и порой неосознанно.

Взвесив все «за» и «против», было решено использовать самые доступные в настоящий момент лампы 6ПЗС-Е, представляющие собой аналог широко известных звуковых тетродов 6L6 и 5881. Эта лампа имеет специфические вольтамперные характеристики (рис. 1.1), позволяющие использовать ее в режиме с сеточными токами, как в триодном, так и в тетродном включении.

Рис 1.1. График вольтамперной характеристики лампы 6ПЗС-Е в триодном включении

Как видно из графиков, при напряжении на сетке +10 В, анодная характеристика еще не имеет пентодного «колена». Линии, соответствующие сеточным напряжениям +10 и -10 в, расположены на одинаковом расстоянии от линии нулевого напряжения. Это означает, что на этом участке нагрузочной прямой крутизна не меняется, в отличие от участка с малыми анодными токами. Внутреннее сопротивление 6ПЗС-Е при малых анодных токах сильно возрастает, а зависимость тока анода от сеточного напряжения, то есть крутизна, падает. Эта особенность хорошо известна конструкторам ламповой техники и широко используется в двухтактных усилителях. Благодаря ей граница между режимами А и АВ практически отсутствует, так как вследствие падения крутизны ток через лампу практически не прекращается даже при больших запирающих напряжениях, и коммутационные искажения имеют малый порядок. Нечто подобное реализовано в транзисторных усилителях с обозначением «класс АА» при помощи некоторых схемотехнических ухищрений.

Еще одна особенность этой лампы, также известная любителям со стажем, - это ее высокая перегрузочная способность по анодному напряжению. После тренировки она прекрасно работает при анодном напряжении 600-700 В и напряжении на второй сетке 450 В и даже до 500 В. По своим мощностным возможностям она лишь немного уступает EL-34. В триодном режиме лампа без видимых проблем месяцами работает при анодном напряжении 400-450 В. Этот нештатный режим позволяет использовать относительно высокоомную анодную нагрузку, что благоприятно сказывается на уровне искажений. Под высокоомной здесь понимается нагрузка, значительно превышающая Ra = 2Ri, при которой достигается максимальный КПД усиления. Достаточно принять нагрузку, равной (5-10)Ri. Разумеется, ни при каких условиях не должны превышаться предельно допустимые режимы по току катода и нежелательно превышение мощности рассеяния на аноде. Все эти особенности делают 6ПЗС-Е очень привлекательной лампой для экспериментов, однако по звучанию она нередко проигрывает своим «одноклассникам» и тем более 6С4С. Опыты с 6ПЗС-Е были прекращены в той стадии, когда дальнейшие модификации стали невозможны в старом корпусе, а потенциальные возможности ламп были использованы практически полностью. К этому времени схема представляла собой трехкаскадный двухтактный усилитель, работающий в классе А2, с максимальной выходной мощностью около 20 Вт. Следует также отметить, что рассчитанные вольтамперные характеристики, используемые в программах, могут отличаться от реальных, особенно в области положительных сеточных напряжений.

Любительский расчет выходного каскада:

Выбрать тип радиолампы, найти графики ВАХ.

Выбрать схему включения: в нашем случае схема с общим катодом, с фиксированным смещением (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Схема выходного каскада однотактный вариант.

Оценить уровень искажений и выходную мощность с различными вариантами анодной нагрузки и положения рабочей точки.

Перейти к двухтактной схеме: удвоить полученную величину анодной нагрузки, потребляемую и выходную мощность. Выходное сопротивление уменьшится вдвое.

По полученным данным перейти к расчету выходного трансформатора, источника питания, каскадов предварительного усиления.

Список обозначений:

Uc - напряжение на управляющей сетке лампы;

Ra - сопротивление анодной нагрузки;

Ri - внутреннее сопротивление лампы;

Ua, la - анодные напряжение и ток;

Rh- сопротивление нагрузки;

Un - напряжение приведения.

Расчет режима по постоянному току графическим способом

Семейство вольтамперных характеристик 6ПЗС-Е в триодном включении приведено на графике рис. 1.3.

Выбираем сопротивление анодной нагрузки Ra. Справочные данные для ламп 5881 и 6V6 заявлены около 1,7 кОм. Измеренные величины для 6ПЗС-Е составляют около 0,9-1,2 кОм, этих значений мы и будем придерживаться.

Рис. 1.3. Область безопасной работы 6П3С-Е Выбираем Ra = 2,5 кОм.

Строим гиперболу максимально допустимой мощности рассеяния на аноде: Ра max = Ua 1а. Мгновенные режимы во время работы лампы не должны находиться выше этой кривой. Для 6ПЗС-Е допустимая мощность рассеяния на аноде составляет 21 Вт. Для аналогичных по размерам и конфигурации электродов 5881 и 6V6 обычно приводятся 25 или 30 Вт, в зависимости от исполнения лампы. Такая разница связана с тем, что для обеспечения повышенной долговечности отечественной лампы (о чем говорит индекс «Е»), производитель ограничивает предельно допустимые электрические и температурные режимы. При этом снижается газоотделение из электродов. Любители в своих конструкциях часто эксплуатируют лампы в очень жестких условиях, когда единственным достоверным индикатором напряженности режима являются раскалившиеся докрасна аноды. Анализ любительских конструкций показывает, что 6ПЗС-Е может годами работать с рассеиваемой на аноде мощностью до 25-30 Вт, в отличие от 6ПЗС , которая имеет другую конструкцию. На долговечность лампы сильно влияет величина сопротивления утечки сетки. По ТУ это сопротивление не должно превышать 100 кОм при фиксированном смещении, и 150 кОм - при автоматическом. В этом случае ухудшение вакуума в результате газоотделения не приводит к заметному изменению режима работы. Несоблюдение этого пункта ТУ приводит к последствиям, хорошо известным владельцам «Прибоев» и других аппаратов на 6ПЗС, страдающих «болезнью красных анодов». В своих расчетах мы ограничим допустимую мощность 23-25 Вт. При этом учтем специфику применения: в нашей схеме резисторы утечки весьма низкоомные. Кроме того, обычно в высококачественной звукотехнике лампы заменяются на новые задолго до появления заметной утечки и снижения крутизны. Лампа, работающая в классе А, рассеивает максимальную мощность при отсутствии сигнала. Токи и напряжения на ней также не должны превышать допустимых значений. Для напоминания об этом построим два соответствующих отрезка, ограничив возможные режимы областью безопасной работы (ОБР) лампы.

При усилении сигнала режим работы лампы, то есть анодный ток и напряжение, прочерчивает прямую. При работе на реактивную нагрузку прямая превращается в эллипс, и мгновенная мощность может превышать допустимую. Однако средняя мощность рассеяния все равно останется меньше мощности покоя.

Выбираем рабочую точку каскада - ток и напряжение покоя. Установим левую границу рабочих режимов таким образом, чтобы напряжение на сетке не превышало 10 В (U 10 В). Правая граница обычно задается максимально допустимым анодным напряжением, а в случае триодного включения пентодов и тетродов - напряжением на второй сетке. Поскольку в нашем случае это напряжение не превышает проверенных 550 В, это не очень актуально. Гораздо важнее падение крутизны и рост внутреннего сопротивления. Поэтому ограничим область рабочих режимов справа не максимально допустимым напряжением, а минимально допустимым током, для определенности 15-20 мА. При этом Ucmin = -70 В. Точка покоя находится почти на середине этого отрезка.

Так, сеточное напряжение в режиме покоя получилось -30 В, а необходимая амплитуда напряжения возбуждения - 80 В от пика до пика или 28 В эффективного значения. Находим пересечение линии -30 В с нагрузочной прямой и соответствующие режимы: 350 В и 70 мА. Отсюда можно получить требуемое напряжение источника анодного питания: оно должно быть больше на величину падения напряжения на первичной обмотке выходного трансформатора. Это падение можно оценить еще до его расчета. Наиболее типичные величины КПД выходного трансформатора - 0,85-0,87. Это означает, что величина активного сопротивления обмотки составляет 0,13-0,15 Ra, то есть в нашем случае оно равно примерно 350-400 Ом. В итоге напряжение питания должно составлять около 380 В при полной нагрузке.

После выбора рабочей точки обычно проводится расчет искажений и энергетических параметров. Нас интересует влияние выбора рабочей точки на искажения. Обратимся к рис. 1.4, полученному при помощи генератора отчетов SE Amp Cad.

Рис. 1.4 Выбор рабочей точки.

Из рисунка хорошо видно, что симметричному изменению сеточного напряжения относительно точки покоя соответствует несимметричное изменение анодных тока и напряжения.

Соотношение длин отрезков ОА и ОВ есть мера искажений. С помощью метода трех ординат можно вычислить величину второй и третьей гармоник. Приведем цифры - 111 и 2% для второй и третьей гармоник, соответственно. Это типичные величины для любого однотактного каскада, работающего на максимальной мощности.

Такой высокий уровень искажений не должен пугать. Дело в том, что в двухтактном усилителе класса А лампы включены встречнопараллельно по переменному току, и в идеале вторая гармоника отсутствует совсем, а уровень третьей довольно быстро снижается при уменьшении мощности. При половинной мощности он составляет уже приемлемые 0,1%. Кроме того, математическая модель в области положительных смещений редко соответствует реальному поведению лампы. На самом деле отрезок ОА немного короче, чем его рисует программа. Отметим для себя тот полезный факт, что при увеличении нагрузки уровень искажений снижается: при Ra = 4 кОм отрезки ОА! и OB" почти равны. Выходная мощность каскада, как принято ее представлять, равна площади заштрихованных треугольников. Ее можно посчитать как аналитически, так и прямо из графиков. Мы возьмем готовую величину из отчета, составленного программой - 11 Вт. Это почти втрое превышает мощность, которую можно получить от каскада в классе А1 (без сеточных токов) при том же уровне искажений. Остановимся на следующем режиме:

Iа = 50 мА - ток покоя;

Ua=365 В - напряжение на анодах в точке покоя;

Uc=-33 В - напряжение смещения на сетке;

Upp=75 В (от пика до пика) - напряжение возбуждения, соответствующее максимальной мощности;

Ра=22 Вт - мощность, рассеиваемая на аноде в точке покоя;

Ра=16 Вт - средняя мощность, рассеиваемая на аноде, при максимальном сигнале;

Pout =11 Вт - максимальная выходная мощность;

Rout=3,5 Ом - выходное сопротивление;

Distortion 2nd = 11% - уровень второй гармоники;

Distortion 3rd = 2% - уровень третьей гармоники.

Переход к двухтактной схеме дает нам данные для дальнейших расчетов:

Ra=5 кОм;

Рмах=22 Вт;

Iср=100 мА;

Uc =26 В (эфф) .

Входное сопротивление каскада, работающего с сеточными токами нелинейно, поэтому драйвер должен быть построен по схеме усилителя мощности, а не усилителя напряжения. В мощных промышленных УМ обычно применяется трансформаторная связь между драйверным и выходным каскадами. В нашем случае напряжение возбуждения составляет всего 26 Вт, поэтому вполне можно обойтись катодным повторителем (КП) с непосредственной связью (рис. 1.5).

Выходное сопротивление катодного повторителя примерно составляет Rou t * Ri /у для двойного триода 6Н8С (аналог 6SN7) это составит 370 Ом, что вполне достаточно для обеспечения тока сетки порядка 1 мА. Воспользовавшись программой TubeCAD, получаем режимы каскада:

Рис» 1.6. Выбор рабочей точки каскада на 6Н8С

Umax out = 40/+39,8 В - максимально возможный уровень выходного сигнала;

Uc = -3,56 В - напряжение смещения;

Iа = 11 мА - ток покоя;

Uпит =280 В - напряжение питания;

Кус = 0,9 - усиление по напряжению;

Ра = 1,87 Вт - мощность рассеяния на аноде.

Эти величины можно получить из ВАХ (рис. 1.6), считая напряжением питания каскада Е0 сумму положительного Uri и отрицательного Uc полюсов питания.

Коэффициент передачи катодного повторителя по напряжению составляет 0,8-0,9 в зависимости от величины нагрузки. Следовательно, чувствительность усилителя по входу КП составляет 28/0,8 = 35 В (эфф.). Такое распределение усиления позволяет ограничиться всего тремя каскадами, включая уже описанные. Во многих случаях выходной сигнал этого каскада имеет достаточную амплитуду для подачи прямо на сетки выходных ламп. Не следует считать недостатком этой схемы необходимость ручного подбора делителя, так как большинство так называемых автобалансных схем либо несимметрично по режимам, либо также требует подстройки. Расчет этого фазоинвертора мало отличается от расчета обычного реостатного каскада.

Рис. 1.8. Экран симулятора с результатами расчетов

Несмотря на свою простоту, представленный симулятор дает удовлетворительную точность.

На рис. 1.8 показан экран с результатами расчета и режимами по постоянному и переменному току. Конденсаторы Сб, С7 моделируют входную емкость следующего каскада, С1 - предыдущего, а также емкость монтажа. Без этих элементов расчет АЧХ будет неверным. С2 необходим для выравнивания АЧХ плеч. Небольшая местная ООС через незашунтированный конденсатором R3 облегчает регулировку фазоинвертора Усиление каскада составляет 42,5 и с небольшим запасом перекрывает требуемое. На частоте 20 кГц оно падает на 1,5 дБ относительно 1 кГц - это плата за использование 6Н9С, у которой довольно большие межэлектродные емкости. Расчетный КНИ составляет 0.4% при входном сигнале 0 дБ = 0,775 В; 0,17% - при -20 дБ и 1% - при +6 дБ. Эти величины представляют интерес лишь в сравнении с другими способами реализации схемы, так как модель триода Iс + Iа = К (Ua + у Uc)3/2 во всех симуляторах не учитывает особенностей конструкции лампы.

Схема одного канала усилителя представлена на рис. 1.9, блока питания - отд.схема

Рис, 1.9. Принципиальная схема одного из каналов усилителя

Для обоих каналов был использован общий силовой трансформатор. Анодное напряжение +37О В выпрямляется с помощью двухполупериодной схемы с использованием качественных конденсаторов и промышленных дросселей телевизионной промышленности. Отрицательное напряжение -125 В взято от отдельного трансформатора посредством двухполупериодного выпрямителя с хорошей фильтрацией. Накал ламп выходных и предварительных каскадов осуществляется от разных обмоток отдельного мощного трансформатора ТН-54. Для минимизации фона питание нитей накала входных ламп осуществляется по схеме с использованием резисторов по 100 Ом, точка соединения которых «привязана» к земле. Использована задержка(реле времени) по включению анодного напряжения, после подачи накального с интервалом ~37сек - для сохранения длительности срока эксплуатации ламп. Выходные трансформаторы намотаны на базе промышленных ТС-180 (сх.обмоток прилагается).В усилителе применены качественные полистирольные (К71-7), полипропиленовые (К78-2) и фторопластовые (ФТ-3) конденсаторы,в том числе и фирмы RIFA, КБГ-МН, МБГО-1 .Резисторы подобраны с особой точностью (единицы Ом).Напряжение анодного питания составляет +363 В. В качестве проходных звуковых конденсаторов изначально пробовались полипропиленовые конденсаторы К78-2-0,1мкф на 315 В, однако они сильно окрашивают звук в области высоких частот, с фторопластовыми ФТ-3- звук реалистичен. Выходной каскад каждого канала потребляет от источника +370 В, 100 мА; 20 мА требуется для драйверов и 2 мА для фазоинвертора. В сумме это составляет 122 мА, а с учетом традиционного запаса - 140 мА. Каждая пара выходных ламп - по 1,8 А, 6Н8С/9С потребляют по 300 мА. Ориентировочная суммарная электрическая мощность для двух каналов Ри = 220 Вт.

Настройка усилителя.

Эта процедура начинается с установки тока покоя выходных ламп одного из каналов. Лампы незадействованного канала лучше не вставлять. Перед включением необходимо установить движки подстроечных резисторов R9, R10 в положение максимального сопротивления. Лампа 6Н9С пока не нужна. В разрыв провода анодного питания включается миллиамперметр с пределом измерения не менее 500 мА, а вольтметр с пределом измерения 500 В подключается к точке соединения R11 и R12.

Сразу после включения усилителя в сеть через резистор ступенчатого запуска нужно убедиться в присутствии отрицательного смещения не менее 100 В. После этого вольтметр можно подключить к источнику анодного питания и убедиться, что напряжение на конденсаторах фильтра плавно возрастает, а ток в цепи анодного питания не превышает нескольких миллиампер.

Через несколько секунд можно подать полное напряжение сети. Анодное напряжение должно быть повышенным. Подключить вольтметр к сетке одной из выходных ламп. Постепенно уменьшая сопротивления R9 и R10, выставить напряжения на сетках -33 В Эта операция требует большого терпения, так как после каждого изменения положения движков изменяется потребление от источника питания и поэтому напряжение питания тоже изменяется. Поэтому поворачивать движки переменных резисторов нужно одновременно в обоих плечах и на маленький угол. Потребление всего канала усилителя должно быть около 120 мА. При анодном напряжении более 300 В в баллонах бПЗС-Е появляется характерное синее свечение. Это их «визитная карточка», совершенно нормальная, безопасная ситуация. По интенсивности этого свечения можно судить о степени загруженности лампы. Если лампы в плечах светятся по разному, то, скорее всего, у них разные параметры и режимы. Если свечение начинает пульсировать в такт с музыкой, это означает переход в режим АВ или перегрузку.

Ток покоя драйвера должен составить не менее 10 мА на плечо.

Если при таком токе не удается установить напряжение смещения -33-34 В на сетках выходных ламп, то потребуется подбор резистора R14. Напряжение на конденсаторе С5 должно составлять около 125 В, на аноде драйверов - около 150 В. Ток покоя выходных ламп можно установить 50-60 мА. После установки требуемых напряжений и токов нужно выключить усилитель и через некоторое время снова включить. После 20-минутного прогрева можно подстроить режимы. Окончательную установку режимов можно делать только после того, как будет отрегулирован второй канал, так как напряжения питания могут немного уменьшиться после подключения второго канала. Если лампы были предварительно тренированы, следующую проверку режимов можно сделать при желании через неделю.

Несколько слов о балансировке фазоинвертора . Ее следует проводить как на синусоидальном сигнале, так и на прямоугольном. Лампу желательно подобрать с одинаковой крутизной триодов в баллоне. R6 состоит из двух параллельно соединенных резисторов с величинами, равными R2 и R4. Таким образом, уравнивается нагрузка плеч по переменному току и усиление. Изменением R3 нужно добиться одинакового размаха сигнала на сетках драйвера. Напряжение на R5 будет иметь вид синусоиды с удвоенной частотой. Наблюдая фронты прямоугольного сигнала можно выровнять поведение плеч на ВЧ. Для этого нужно подобрать конденсатор емкостью в несколько десятков пикофарад параллельно R4. Конденсатор должен быть высококачественным и не керамическим. Вообще вопрос применения тех или иных пассивных компонентов довольно противоречив. Бесспорным является лишь то, что они очень сильно влияют на характер звучания. Тип примененных компонентов указан на схеме. Измерения.

После сборки и предварительной настройки можно проверить параметры усилителя. В силу сказанного выше, объективные параметры интересовали нас лишь в качестве индикатора правильности реализации заложенной идеи. В качестве источника сигналов использовались CD-тест-диск и генератор 3Ч „СУРА. Сигналы наблюдались на экране осциллографа С1-68, С1-94. Напряжения и токи измерялись цифровыми мультиметрами VICTOR VC-9807, 9808, 97.

В транзисторных усилителях максимальная мощность определяется границей клиппинга при достижении сигналом уровня источника питания. При этом искажения сигнала резко возрастают. В обычных ламповых усилителях искажения монотонно возрастают до момента появления сеточных токов выходных ламп. В этот момент искажения возрастают от единиц до десятка процентов. Ограничение сигнала получается «мягким», без изломов. Характерной особенностью усилителя класса А2 является отсутствие явно выраженного клиппинга, так как основными факторами, ограничивающими выходную мощность, являются ток драйвера и в конечном итоге мощность источника питания.

Поэтому отследить на экране осциллографа достижение уровня максимальной мощности невозможно. В этом случае приходится пользоваться методикой ПОСТ, определяющей максимальную мощность как мощность, при которой уровень искажений достигает 10%. При замерах на эквиваленте нагрузки были получены:

Выходная мощность - 20 Вт; макс - 24 Вт

Диапазон частот при завале на краях -3 дБ, 5 Гц-19 кГц.

Самые любопытные данные наблюдались при работе на реальную нагрузку. Усилитель подключался к АС, на вход подавался музыкальный сигнал от CD-плеера. Регулятором громкости устанавливался уровень, при котором обычно прослушиваются фонограммы, так называемый уровень комфорта. После этого к выходу усилителя подсоединялся вход звуковой платы (через резистивный делитель 1:10), a CD заменялся на CD-R с тестовыми сигналами.

АЧХ системы

На рис. 1.16 приведен фрагмент АЧХ, цена деления шкалы 10 дБ. Такое неожиданное по сравнению с резистивной нагрузкой поведение системы становится понятным, если вспомнить о модуле входного сопротивления трехполосной АС.

Рис. 1 16 Фрагмент АЧХ в процессе измерения параметров усилителя

На слух подъем АЧХ в области 3-4 кГц отсутствует. Для проверки было проведено измерение АЧХ транзисторного усилителя со сходным тональным балансом. За счет более низкого выходного сопротивления неравномерность в этой области составила 0,5 дБ, главным образом около частоты 1,5 кГц. Характер тембра верхней середины звукового диапазона передавался идентично ламповому. Коэффициент нелинейных искажений измерялся на частотах 1 и 3 кГц (рис. 1.18 и 1.19).

Как видно, искажения усилителя на малой мощности представлены исключительно второй гармоникой, это явный признак несбалансированности фазоинвертора. Третья гармоника маскируется в первом случае помехой прибора, во втором - шумами. Измеренный КНИ составляет 0,09% на частоте 1 кГц и 0,08% на частоте 3 кГц. Это величины, достойные аппаратуры очень высокого класса.

Несколько хуже обстоят дела с интермодуляционными искажениями (рис. 1.20). При подаче на вход частот 10 и 11 кГц одинаковой амплитуды разностный тон 1 кГц имеет уровень -50 дБ или 0,3%. Наиболее вероятная причина - повышенная асимметрия плеч фазоинвертора на ВЧ, так как в исследуемом усилителе отсутствовал конденсатор в аноде VL1.1.

Слуховая экспертиза.

Прослушивание подтвердило высокий качественный потенциал усилителя . Несмотря на очень скромную комплектацию, он полностью оправдал все затраченные на него усилия. Из особенностей звучания отметим мягкий, не агрессивный верх, при сохранении достаточно высокой детальности. Передача басов - сочная, но не гулкая, как можно было ожидать от усилителя с высоким выходным сопротивлением; скорее всего, усилитель будет чувствителен к смене АС. Лучше всего передается середина звукового диапазона. Характер звучания заметно изменяется при замене ламп и пассивных компонентов. Наилучшими оказались МЭЛЗовские 6Н8С и 6Н9С 1952-1953 годов выпуска с металлическими цоколями. В качестве источника сигнала использовался DVD-плеер «Harman Cordon-39» с аудиофильским звуковым процессором, акустика -«Yamaha-NS-8900» Rн=6 Ом. Идеально воспроизводит стили музыки: джаз, блюз, среди инструментов-духовые, гитара. Удивило и то, что усилитель правдоподобно, с характерной длительностью, глубиной, частотой отразил низкочастотную составляющую одной из композиций вышеназванных стилей, в отличие от ресивера Yamaha-RV-557.Уже в этом и раскрывается одно из важнейших преимуществ лампового усилителя на транзисторным: выражать детально каждый из инструментов. Иначе говоря, слушаем музыку, песни и ухо не устает это делать даже при длительном либо относительно громком прослушивании, как бы «втягивает» в необходимость слушать дальше. Фона практически нет. Порой это просто надо услышать, а, что касается дизайна - увидеть. Прекрасному звуку категории Hi-End должен и соответствовать прекрасный внешний вид! На входе сети переменного тока применен сетевой фильтр с использованием керамических конденсаторов и ферромагнитного дросселя. Во входных звуковых цепях применены кабели фирмы «LUXMAN» с содержанием безкислородной меди.

Мы уже давно привыкли к тому, что нас повсюду окружает микроэлектроника, транзисторная техника. В телевизорах, плейерах, приемниках, магнитофонах повсюду мы слышим звук в динамиках усиленный специальными микросхемами, которые питаются низковольтным напряжением и дают очень громкий звук.
А ведь совсем еще не так давно - несколько десятков лет, эти самые транзисторные усилители, а потом и микросхемы только появились. С гордостью носили модники приемники которые питались от специальных батарей - анодных батарей и батарей для накала ламп, это было тогда просто чудом, что можно было принимать и слышать радио на ходу.
Лампы имели очень широкое распространение. В кинотеатрах стояли мощные ламповые усилители на выходе которых применялись обычно две лампы Г-807, 6Р3С, реже ГУ-80.
А знаменитые передвижные киноустановки "КИНАП" Одесского производства на напряжение переменное 110в, которые питались от стандартной сети через автотрансформатор, на выходе усилителя стояли знаменитые лампы 6П3С - лампы которые применяли в самопальных передатчиках на средних волнах и изготовить её было пару пустяков, имея еще ламповый приемник, микрофон и проволочную антенну натянутую во дворе, через которую можно было общаться по эфиру с другом с соседней улице.
Но прошло время и появились новые электронные приборы, которые стали потихоньку вытеснять лампы, но полностью заменить лампы транзисторами пока невозможно, т.к. лампы имеют преимущество в выходных мощных каскадах передатчиков, радиолокационной технике, но тем не менее технический процесс идет вперед.
Чем привлекает ламповый усилитель ?
Первое и самое важное - это качественный воспроизводимый звук. Усилитель обладает в первую очередь малыми искажениями и высокой скоростью нарастания сигнала.
Что такое хорошая система? По словам Александра Червякова "поставили пластинку и ее не слышно, чем лучше усилитель, тем меньше его слышно", т.е слышно музыку, в мельчайших тонкостях каждый инструмент - музыка вокруг вас, вы слились с нею и больше ничего не существует, нервана.

Схемы лаповых усилителей

Схема построения
По схеме построения усилители можно разделить:
1. прежде всего однотактные или двухтактные - в выходном каскаде УНЧ применена одна лампа или две лампы в так называемом пушпульном включении. В двухтактном варианте на выходе возможно получить большую мощность, при хорошем качестве воспроизводимого неискаженного сигнала.
2. Моно усилители или стерео усилители.
3. Однополосные или многополосные, когда каждый усилитель воспроизводит свою полосу частот и нагружен на соответствующую акустическую систему - динамики.
Состоит усилитель из нескольких последовательных каскадов, как правило:

• предварительный усилитель, иногда называют микрофонным усилителем;
• каскад усиления;
• повторитель;
• фазоинвертор (при двухтактном исполнении);
• драйвер (для раскачки мощных выходных каскадов);
• выходной каскад с трансформатором в нагрузке;
• нагрузка - акустическая система, звуковые колонки, наушники;
• блок питания на разные напряжения: накал 6,3 (12,6), анодное напряжение 250в (300в и выше в зависимости от применяемых ламп в выходном каскаде);
• корпус (металлическое шасси), так как трансформатор имеет большой вес, а их в схеме минимум два - силовой и выходной.

Приведена схема лампового усилителя. Входной усилитель на пентоде, лампа ECF80 (6BL8, 6F1P, 7199), триод 6AN8A, выходной каскад на лучевом тетроде КТ88 или КТ90 или EL156, в качестве выпрямителя кенотрон 5U4G. Выходной трансформатор для однотактного лампового усилителя марки Tanso XE205. Силовой трансформатор в анодной обмотке имеет отводы, которые переключаются в зависимости от примененной выходной лампы.
Основные технические характеристики лампового УНЧ , в скобках показан пример - параметры усилителя на знаменитой лампе 300B.
Мощность - Вт, на нагрузке в Ом. (20)
Полоса воспроизводимых частот - Гц, кГц (5 -80 000)
Сопротивление нагрузки - Ом (4-8)
Входная чувствительность, мВ (775)
Отношение сигнал/шум (шума нет) дБ (90)
Коэффициент нелинейных искажений, не более % (меньше 0,1 на частоте 1 кГц, при мощности 1 Вт)
Количество каналов
Напряжение питания, В
Потребляемая мощность от источника питания - Вт (250)
Вес кГ
Габаритные размеры, мм
Цена

Комплектующие для изготовления

Комплектующие для лампового усилителя
Выходной трансформатор . Одним из самых важных элементов схем построения высококачественного аудио звучания это используемый выходной трансформатор. Применяемые высококачественные выходные трансформаторы для аудио Хасимото (Hashimoto), Tamura, Elektra-Print, Tribute, James Audio, Lundahl, Hirata Tango, AUDIO NOTE и др.
Конденсаторы . Для создания нужной амплитудно частотной характеристики важны параметры комплектующих элементов. Очень важную роль меломаны придают не только используемым маркам, но и каким они образом включены в схему: если конденсатор стоит между каскадами усилителя, то внешнюю обкладку подключают к меньшему импедансу т.е к драйверу, если как блокировочный то внешнюю обкладку к земле, на снимке внешняя обкладка отмечена полоской.

На фото конденсаторы для усилителей НЧ звука Jensen audio capacitors, в качестве фольги используется алюминий, медь, серебро, соответственно цена меняется в широких пределах. Производители конденсаторов линеек аудио: Audio Note, TFTF, Mundorf, Jensen, Duelund CAST и другие. Частотные характеристики меняются в зависимости от исполнения: бумажный корпус - медная фольга, медный корпус и обкладки из меди, станиоль - майлар в масле, алюминиевая фольга в алюминиевом корпусе и посеребренные выводы, поэтому фанаты высококачественного звука производят различные измерения характеристик деталей для определения лучшего соотношения цена - качество. Электролитические конденсаторы имеют широкий диапазон выбора: Black Gate и др. Для катодных цепей предпочитают Caddock.
Переключатели
Резисторы. Для изготовления применяют различные резисторы: танталовые резисторы Audio Note, металлопленочные Beyschlag, Allen-Bradley и др.
Лампы . Так как мы говорим о любителях лампового звука, то и одним из основных элементов для построения является лампа. Отечественные лампы 6н2п, 6н8с, 6П3с, 6п14п, 6с33с, 6р3с. Увлеченные совершенным звучанием, настоящие любители лампового звука предпочитают только NOS лампы - это совсем новые лампы, которые выпущены давно, примером могут служить лампы 6AC5GT, 45 (лампа производилась с конца 1920-х годов в США и до конца 50-х годов), 2А3, 300В и др. Применялись и применяется большое количество известных ламп PX4, PX25, KT-88, KT-66, 6L6, EL-12, EL-156, EYY-12, 5692, ECC83, ECC88, EL34, 5881, 6SL7. Но многие предпочитают винтажные лампы.
Производители электронных ламп.
Немецкие - Telefunken, Valvo, Siemens, Lorenz. Европа - Amperex, Philips, Mazda. Англия - Mullard, Genalex, Brimar. Америка - RCA, Raytheon, General Electrics, Sylvania и другие. Лампы для усилителя приобретаются напрямую из-за рубежа или через сайты www.tubes4audio.com, www.kogerer.ru, www.cryoset.com/catalog/index.php?cPath=22&osCsid=d721583766160686aa0fa118d03b88fd, www.groovetubes.com, www.iconaudio.com.
В мире производится (производилось) много качественных усилителей.
Усилители аудио нагружают на акустическую систему, но не мало и тех кто желает порой прослушать музыку и на наушники, к примеру MrSpeakers Alpha Dog.

На фото. Стереофонический усилитель MB520 20 Вт, цена £ 950 и более, полоса 15Hz~35kHz, соотношение S/N 82dB, сопротивление нагрузки 8/16 Ом, размер 412x185x415 mm. Предварительный усилитель на EF86, в качестве фазоинвертора используется лампа 12AU7, выпрямитель для каждого канала на 5AR4, выходные лампы EL34. Используется нержавеющая сталь. Аттенюатор с приводом от двигателя управляемый с ПДУ, о положении свидетельствует зеленый светодиод.
MB805 - моноблочный усилитель, стоимость £5,999. Мощность на канал (нагрузка 8 Ом) 50W, уровень сигнал - шум составляет -90db.
MB81. Моно усилитель на ГУ-81, стоимость £12,500. Соотношение сигнал-шум составляет -100dB, неравномерность в полосе частот 20 Гц - 20 кГц - 1dB, нагрузка 4Ω - 16Ω. Чувствительность по входу 600 мВ, входное сопротивление 100k. Потребляемая мщность от сети 220/240/115 вольт средняя 450watts, 750w макс. На нагрузку 8 Ом отдача 200 Вт. Входной усилитель на лампе 6SL7, 6SN7, драйверы на двух EL34.
SE (single-end) - однотактный выход, означающий усиление сигнала в неизменном виде.

Видео любителям лампового звука

Eimac 250TH Audio Amplifier

Видео работы лампового усилителя с демонстрацией воспроизведения музыкального воспроизведения.

— большинство ценителей качественной музыки, умеющие обращаться с паяльным оборудованием и имеющие определенный опыт по ремонту радиотехники, могут попробовать своими силами собрать ламповый усилитель высокого класса, который обычно называют Hi-End. Ламповые аппараты такого типа относятся во всех отношениях к особенному классу бытовой радиоэлектронной аппаратуры. В основном они обладают привлекательным дизайном, при этом ничего не закрыто кожухом — все на виду.

Ведь понятно, чем больше видно установленный на шасси электронных компонентов, тем больше авторитет у аппарата. Естественно и параметрические значения лампового усилителя существенно превосходят модели выполненные на интегральных или транзисторных элементах. Вдобавок к этому, при анализе звучания лампового устройства все внимание отдается персональной оценке звука, нежели изображению на экране осциллографа. К тому же отличается незначительным набором используемых деталей.

Как выбрать схему лампового усилителя

В случае выбора схемы предварительного усилителя не бывает особых проблем, то при выборе подходящей схемы оконечного каскада могут создаться затруднения. Ламповый усилитель мощности звука может иметь несколько вариантов исполнения. Например бывают аппараты однотактные и двухтактного типа, а также имеют различные режимы работы выходного тракта, в частности «А» либо «АВ». Выходной каскад однотактного усиления является по-большому счету образцом, потому как находится в режиме «А».

Этот режим работы характеризуется наименьшими величинами нелинейных искажений, но КПД у него не высокий. Также и мощность на выходе такого каскада не очень большая. Следовательно, при необходимости озвучивания внутреннего пространства средних размеров потребуется двухтактный усилитель, с режимом работы «АВ». Но когда однотактный аппарат может быть выполнен только лишь с двумя каскадами, один из которого предварительный, а другой усиливающий, то для двухтактной схемы и ее корректной работы понадобится драйвер

Но если однотактный ламповый усилитель мощности звука может состоять всего из двух каскадов – предварительного усилителя и усилителя мощности, то двухтактной схеме для нормальной работы требуется драйвер или каскад образующий два напряжения идентичной амплитуды, сдвинутые по фазе на 180. Выходные каскады, независимо от того однотактный он или двухтактный, предполагают наличие в схеме выходного трансформатора. Который выполняет роль согласующего устройства межэлектродного сопротивления радиолампы с малым сопротивлением акустики.

Настоящие почитатели «лампового» звучания утверждают, что схема усилителя не должна иметь каких бы то ни было полупроводниковых приборов. Поэтому выпрямитель блока питания должен быть реализован на вакуумном диоде, который специально разработан для высоковольтных выпрямителей. Если вы намерены повторить рабочую, проверенную схему лампового усилителя, то не нужно сразу собирать непростое двухтактное устройство. Для озвучивания небольшого помещения и получения идеальной звуковой картины, в полной мере хватит однотактного лампового усилителя. К тому же его проще изготовить и настроить.

Принцип сборки ламповых усилителей

Существую определенные правила монтажа радиоэлектронных конструкций, в нашем случае — это ламповый усилитель мощности звука . Поэтому перед началом изготовления аппарата, желательно бы хорошенько изучить первостепенные принципы сборки таких систем. Главным правилом при сборке конструкций на вакуумных радиолампах, является разводка соединительных проводников по максимально короткому пути. Наиболее эффективны методом считается воздержание от применения проводов в тех местах, где можно обойтись без них. Постоянные резисторы и конденсаторы необходимо устанавливать прямо на панельки ламп. При этом, в качестве вспомогательных точек нужно применять специальные «лепестки». Такой способ сборки радиоэлектронного устройства именуется «навесной монтаж».

На практике, при создании ламповых усилителей печатные платы не применяются. Также, одно из правил гласит — избегайте прокладки проводников параллельно друг другу. Однако такая, на первый взгляд беспорядочная разводка считается нормой и вполне оправдана. Во многих случаях, когда усилитель уже собран, в динамиках слышен фон низкой частоты, его обязательно нужно убирать. Первостепенную задачу выполняет правильный выбор точки «земля». Есть два способа организовать заземление:

• Соединение всех проводов идущих на «землю» в одну точку — называется «звездочка»
• Установка по периметру платы энергоэффективной электротехнической медной шины, а к ней уже припаивать проводники.

Выверять место для точки заземления нужно путем эксперимента, прослушивая наличие фона. Чтобы определить откуда исходит фон низкой частоты, нужно сделать так: Нужно методом последовательного эксперимента, начиная с двойного триода предварительного усилителя, закорачивать сетки ламп на «землю». В случае заметного снижения фона, станет понятно, цепь именно какой лампы «фонит». А далее, также опытным путем нужно пытаться устранить эту проблему. Существуют вспомогательные методы, которые обязательны к применению:

Лампы предварительного каскада

• Электровакуумные лампы предварительного каскада нужно обязательно закрывать колпачками, а их в свою очередь заземлить
• Корпуса подстроечных резисторов, так же подлежат заземлению
• Провода накала ламп требуется свить

Ламповый усилитель мощности звука , вернее сказать, цепь накала лампы предварительного усилителя допускается запитывать постоянным током. Но в таком случае придется в блок питания добавить еще один выпрямитель собранный на диодах. А использование выпрямительных диодов сам по себе нежелателен, так как ломает конструктивный принцип изготовления лампового Hi-End усилителя без применения полупроводников.

По парное размещение выходного и сетевого трансформаторов в ламповом устройстве, является достаточно важным моментом. Данные компоненты устанавливаться должны строго вертикально, тем самым удается уменьшить уровень фона из сети. Одним их эффективных способов установки трансформаторов является их помещение в кожух, выполненный из металла и заземленный. Магнитопроводы трансформаторов так же нужно заземлять.

Ретро-компоненты

Радиолампы, это приборы из далеких времен, но вновь вошедшие в моду. Поэтому нужно комплектовать ламповый усилитель мощности звука такими же ретро-элементами, которые устанавливались в первоначальных ламповых конструкциях. Если это касается постоянных резисторов, то можно применить углеродистые резисторы, имеющие высокую стабильность параметров либо проволочные. Однако эти элементы обладают большим разбросом — до 10%. Поэтому для лампового усилителя лучшим выбором будет использование малогабаритных прецизионных резисторов с металлодиэлектрическим проводящим слоем — С2-14 или С2-29. Но цена таких элементов существенно высокая, то взамен им вполне подойдут и МЛТ.

Особо ревностные приверженцы ретро-стиля достают для своих проектов «мечту аудиофила». Это — углеродистые резисторы ВС, разработанных в Советском Союзе специально для применения в ламповых усилителях. При желании их можно отыскать в ламповых радиоприемниках 50-60 годов выпуска. Если по схеме резистор должен иметь мощность более 5 Вт, то тогда подойдут проволочные резисторы ПЭВ, покрытые стекловидной теплостойкой эмалью.

Конденсаторы, применяемые в ламповых усилителях в основном не критичны к тому или иному диэлектрику, а также к самой конструкции элемента. В трактах настройки тембра можно использовать конденсаторы любого типа. Также и в цепях выпрямителя блока питания можно устанавливать любого типа конденсаторы в качестве фильтра. При конструировании усилителей низкой частоты высокого качества, большое значение имеют установленные в схеме разделительные конденсаторы.

Именно они оказывают особое влияние на воспроизведение натурального, не искаженного звукового сигнала. Собственно благодаря им мы получаем исключительный «ламповый звук». При выборе разделительных конденсаторов, которые будут устанавливаться в ламповый усилитель мощности звука , нужно обратить особое внимание на то, чтобы ток утечки был как можно меньшим. Потому, что от данного параметра напрямую зависит корректная работа лампы, в частности ее рабочая точка.

Помимо этого, не нужно забывать, что разделительный конденсатор подключен к анодной цепи лампы, отсюда следует, что он находится под большим напряжением. Так, что такие конденсаторы должны иметь рабочее напряжение не менее 400v. Одними из лучших конденсаторов работающих в роли переходного, считаются емкости от фирмы JENSEN. Именно эти емкости применяются в топовых усилителях HI-END класса. Но их цена очень высокая, доходящая до 7500 рублей за один конденсатор. Если использовать отечественные компоненты, то наиболее подходящими будут например: К73-16 либо К40У-9, однако по качеству они значительно уступают фирменным.

Однотактный ламповый усилитель мощности звука

Представленная схема лампового усилителя имеет в своем составе три отдельных модуля:

• Предварительный усилитель с возможностью регулировки тембра
• Выходной каскад, то-есть сам усилитель мощности
• Источник питания

Предусилитель изготавливается по простой схеме с возможностью регулировать усиление сигнала. А также имеет пару отдельных регуляторов тембра низкой и высокой частоты. Для повышения эффективности работы аппарата, в конструкцию предварительного усилителя можно внедрить добавить эквалайзер на несколько полос.

Электронные компоненты предварительного усилителя

Представленная здесь схема предварительного усилителя выполнена на одной половине двойного триода 6Н3П. Структурно предусилитель может быть изготовлен на общем каркасе с выходным каскадом. В случае исполнения стерео варианта, то естественно образуются два идентичных канала, следовательно, триод будет задействован полностью. Практика показывает, что приступая к созданию какой-либо конструкции, лучше всего сначала воспользоваться монтажной платой. А после налаживания уже компоновать в основном корпусе. При условии правильной сборки, предусилитель без проблем начинает работать синхронно с подачей напряжения питания. Однако на этапе настройки нужно выставить напряжение анода радиолампы.

Конденсатор в выходной цепи С7 можно применить К73-16 с номинальным напряжением 400v, но желательно от фирмы JENSEN, который обеспечит лучшее качество звучания. Ламповый усилитель мощности звука не особо критичен к электролитическим конденсаторам, поэтому можно применять любого типа, но с запасом по напряжению. На этапе настроечных работ, во входную цепь предварительного усилителя подключаем генератор низкой частоты и подаем сигнал. На выходе должен быть подключен осциллограф.

Изначально размах сигнала на входе выставляем в пределах 10 mv. Затем определяем значение напряжения на выходе и вычисляем усиливающий коэффициент. Звуковым сигналом в диапазоне 20 Гц — 20000 Гц на входе можно высчитать пропускную способность усиливающего тракта и изобразить его АЧХ. Путем подбора емкостного значения конденсаторов, есть возможность определить приемлемую пропорцию высокой и низкой частоты.

Настройка лампового усилителя

Ламповый усилитель мощности звука реализован на двух октальных радиолампах. Во входной цепи установлен двойной триод с отдельными катодами 6Н9С включенный по параллельной схеме, а оконечный каскад выполнен на довольно мощном выходном лучевом тетроде 6П13С включенным как триод. Собственно, исключительное качество звучания создает именно триод установленный в оконечном тракте.

Чтобы выполнить простую настройку усилителя достаточно будет обыкновенного мультиметра, а чтобы выполнить точную и верную регулировку необходимо иметь осциллограф и генератор звуковых частот. Начинать нужно с установки напряжения на катодах двойного триода 6Н9С, которой должно быть в пределах 1,3v — 1,5v. Выставляется это напряжение подбором постоянного резистора R3. Ток на выходе лучевого тетрода 6П13С должен находится в диапазоне от 60 до 65 mA. Если нет в наличии мощного постоянного резистора 500 Ом — 4 Вт (R8), то его можно собрать из пары двух-ваттных МЛТ с номиналом 1 кОм и включенных параллельно.Все другие, указанные в схеме резисторы можно устанавливать любого типа, но предпочтение все же отдается С2-14.

Точно так же как и в предусилителе, важной составляющей является разделяющий конденсатор С3. Как уже упоминалось выше, идеальным вариантом было бы установка этого элемента от фирмы JENSEN. Опять же, если таковых нет под рукой, то можно использовать и советские, пленочные конденсаторы К73-16 либо К40У-9, хотя они хуже заморских. Для корректной работы схемы, эти компоненты подбираются с наименьшим током утечки. В случае невозможности выполнить такой подбор, то желательно все же купить элементы зарубежных производителей.

Блок питания усилителя

Блок питания собран с использованием кенотрона прямого накала 5Ц3С, обеспечивающий выпрямление переменного тока, в полной мере соответствующий нормам конструирования ламповых усилителей мощности HI-END класса. Если нет возможности приобрести такой кенотрон, то вместо него можно установить два выпрямительных диода.

Установленный в усилителе блок питания не требует какого либо налаживания — включил и все. Топология схемы дает возможность использование любых дросселей имеющих индуктивность не менее 5 Гн. Как вариант: применение таких приборов от устаревших телевизоров. Трансформатор питания, также можно позаимствовать у старой ламповой аппаратуры советского производства. Если есть навыки, то можно изготовить его самостоятельно. Трансформатор должен состоять из двух обмоток с напряжением по 6,3v каждая, обеспечивающие питанием радиолампы усилителя. Еще одна обмотка должна быть с рабочим напряжением 5v, которые подаются в цепь накала кенотрона и вторичную, имеющую среднюю точку. Эта обмотка гарантирует два напряжения по 300v и ток 200 мА.

Очередность сборки усилителя мощности

Порядок сборки лампового усилителя звука такой: вначале делается источник питания и сам усилитель мощности. После того как будет произведены настройки и установка необходимых параметров, подключается предусилитель. Все параметрические замеры измерительными приборами нужно делать не на «живой» акустической системе, а на ее эквиваленте. Это для того, чтобы избежать возможности вывода из стоя дорогостоящей акустики. Эквивалент нагрузки можно изготовить из мощных резисторов или из толстой нихромовой проволоки.

Далее нужно заняться корпусом для лампового усилителя звука. Дизайн можно разработать самостоятельно, либо у кого то позаимствовать. Наиболее доступным материалом для изготовления корпуса, является многослойная фанера. На верхней части корпуса устанавливаются лампы выходного и предварительного каскада и трансформаторы. На фронтальной панели расположены устройства регулировки тембра, звука и индикатор подачи напряжения питания. В конечном итоге у вас может получится устройства наподобие показанных здесь моделей.

После двух предыдущих сделанных и испытанных ламповых конструкций [ 1 ] и [ 2 ] мне, как любому нормально «жахнутому анодным» начинающему, захотелось попробовать лампочку 6П3С. Классика жанра. Поскольку все в сети в один голос трубят о том, что эта лампа в однотактном включении не поет, решил не искушать судьбу и выбрал себе в жертву известную двухтактную схему А.И.Манакова.

Схему источника питания не привожу, поскольку изначально задумал сотворить БП на электронном трансформаторе (ЭТ) для питания галогенных лампочек. На типах элементов, применяемых в схеме, останавливаться не буду, так как описаний этой схемы в сети великое множество.

В качестве выходного трансформатора для начала было решено использовать накальный ТН-33. Из того, что было под рукой, в виде «соплей» на скорую руку было сооружено нечто вроде макета. Это нечто просуществовало порядка месяца и озвучивало мои ремонтные работы на балконе, по ходу которых определялся с решением: строить усилитель дальше или нет.

Но балконная эпопея закончилась, и решение было принято: лепим до конца! Зацепила меня в звучании «макета» некая «бархатистость» звука, словами точно не объяснимая тембровая окраска. Еще закралась в голову мне мысль оснастить свой будущий шедевр оптическим индикатором уровня выходного сигнала на лампах 6Е5С.

А дальше закружилось, понеслось. На миллиметровке нарисовалось примерное расположение всех элементов на шасси и определены его размеры. Из листа оцинковки (понимаю, что нельзя, но другого под рукой не было) было вырезано и согнуто шасси в соответствии с рисунком. Затем в нужных местах сделаны отверстия для ламповых панелей и креплений.

Сразу пару слов по поводу примененных компонентов. Резисторы - МЛТ-0,5, конденсатор я взял емкостью 20 мкФ, задержка анодного составила при этом порядка 40с. Транзистор STP10NK60ZFP, в изолированном корпусе со встроенным стабилитроном, так что необходимость в VD2 отпала. А вообще в этой позиции будет работать любой стабилитрон на напряжение 12-20 В. Транзисторы прикручены к шасси, которое будет теплоотводом, а кронштейны для труб теперь будут крепить конденсаторы фильтра анодного напряжения.

Далее несколько слов о блоке питания. Внятной его схемы не сохранилось, однако любой, знающий азы электроники, сможет собрать такой же самостоятельно. Я применил ЭТ мощностью 150 Вт, этого достаточно. К его выходу подключены выпрямитель для питания накалов ламп и повышающий трансформатор на ферритовом колечке от такого же негодного ЭТ для питания анодов. Накальный выпрямитель (диодный мост) собран на быстрых диодах HER506, так как частота выходного напряжения ЭТ измеряется десятками килогерц. Затем выпрямленное напряжение фильтруется емкостью 2200мкФ.

Этим постоянным напряжением 12 В питаются подогреватели катодов ламп 6Н9С, соединенные ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО! Накалы ламп 6П3С соединены попарно последовательно в каждом канале и питаются переменным напряжением 12 В непосредственно с выхода ЭТ. Повышающий трансформатор содержит первичную обмотку на 12 В (порядка 13-14 витков) и две повышающих: для анодного на 270 В и для смещения выходного каскада на 50В. Количество витков в них будет зависеть от количества таковых в первичной обмотке или, другими словами, от соотношения количества витков на вольт. При 14 витках в первичке вторички будут соответственно 315 и 58 витков. Анодное напряжение выпрямляется такими же быстрыми диодами и фильтруется литом минимум 220 мкФ, лучше больше. Далее следует электронный дроссель. Напряжение смещения выпрямляется мостом из диодов SF28 и фильтруется двумя литами по 100 мкФ с резистором 1,5 к между ними (RC-фильтр). У меня БП собран на печатной плате. Надеюсь, этим я не сильно попрал постулаты построения устройств на лампах.

Следующий этап сборки усилителя - монтаж и испытание оптического индикатора. Схема включения стандартная, без выкрутасов.

СХЕМА ЛАМПОВОГО ИНДИКАТОРА ЗВУКА

Индикатор подключается входом к аноду выходной лампы 6П3С любого плеча. Здесь типы элементов могут быть абсолютно любыми, главное, чтобы мощность резисторов соответствовала указанной, а рабочее напряжение конденсатора С1 было не менее 300 В. Величина сопротивления R4 определяет размер зоны перехлеста индикатора при максимуме входного сигнала. Сначала я запитал последовательно включенные накалы 6Е5С переменным напряжением с выхода ЭТ, но из-за разброса характеристик ламп пришлось от этого способа отказаться. Дело в том, что подогреватели катода в зависимости от экземпляра имеют разное активное сопротивление, что приводит к различной яркости свечения люминофора при одинаковом токе накала двух ламп. К такому повороту событий я не был готов, так что мне пришлось соорудить отдельный источник питания накалов на 6,3 В для индикаторов. Я использовал обычное зарядное устройство для сотового телефона, подкорректировав его выходное напряжение. Материалов на эту тему в сети предостаточно.

Индикатор оформил в поликарбонатовом корпусе фирмы Gainta. Лампы расположил горизонтально в сетчатом цилиндре - канцелярской банке для скрепок.

Ну, и, конечно, вид с индикатором в темноте.

В принципе, все меня устроило, только оформление индикатора не понравилось и задумал я поставить выходные трансформаторы от магнитофона «Днепр-14», которые мне удалось по случаю приобрести. На следующем фото как раз показан процесс сравнения их с ТН-33 .

Естественно, днепровские трансформаторы показали себя лучше. Кроме того, у них присутствуют отводы от первичных полуобмоток для ультралинейного (УЛ) включения ламп выходного каскада. С ТН-33 УЛ режим в классическом виде был бы невозможен. Для возможности перевода усилителя в УЛ режим было куплено 12-вольтовое реле с 4-мя группами контактов на переключение, которое включается тумблером на панели усилителя. Как выяснилось впоследствии, этот способ имеет один маленький недостаток: при выключении усилителя, работающего в режиме УЛ, в динамиках прослушивается щелчок, вызванный отключением реле.

Следующим шагом к намеченной цели было изменение внешнего вида оптического индикатора. Попалась мне на глаза на работе картонная банка из-под чая эллиптического сечения, как приплюснутый цилиндр.

Эту банку сразу изъял у владельца, подрезал ее до нужной длины, в дне и крышке сделал отверстия под лампы. Затем из куска акации сделал панель индикатора, просверлил отверстия, зачистил шкуркой. Панель прикрутил к крышке банки, дно банки прикрутил к корпусу индикатора и собрал все это в кучу. Вот что получилось:

Ну, вот, собственно, и все. Дальше уже целиком дело техники. Сделать в индикаторной банке вентиляционные отверстия, обклеить ее черной самоклейкой, покрасить корпус усилителя и кожухи-крУжки из нержавейки, покрыть лаком панель индикатора, устроить небольшую светодиодную подсветку.

И еще придумалось мне сделать деревянные ободки-кольца вокруг кожухов выходных трансформаторов. Благо, токарный станок на работе есть. В общем, с пятого раза получилось. Из той же акации, в тон индикаторной панели. Но намучился я с ними! То сильно усаживаются, то трескаются - кошмар! Но вымучил-таки.

Теперь осталось сделать дно и прикрутить ножки. Это вид на ламповый усилитель сзади.

Что можно сказать о звуке? Это уже не первая моя ламповая конструкция, поэтому петь дифирамбы не буду. После более длительного прослушивания, а тем паче после снятия характеристик , был выявлен завал в области высших частот. После обращения к документации на магнитофон «Днепр-14» стало ясно, что полоса воспроизводимых им частот ограничивается сверху на уровне 10 кГц. Видимо, выходные трансформаторы и ограничивали частотный диапазон усилителя. Менять их не хотелось, очень низы хороши. И не жесткие, и в то же время четко очерченные. Тогда пришлось полезть на аудиопортал в гости к Манакову и в теме об этом усилителе найти предложенный автором способ коррекции высших частот.

Делается это так. Разъединяются катоды VL1/1 и VL1/2. В катодную цепь каждого триода ставится резистор такого сопротивления, чтобы ток через каждый триод составлял примерно 1 мА. Параллельно этому резистору в цепи катода VL1/1 ставится конденсатор (а куда деваться?), емкость которого подбирается экспериментально (у меня получилось 0,015 мкФ). Этот конденсатор начинает работать на частотах выше 15 кГц, выравнивая частотную характеристику. Конечно, очень удобно иметь программу RMAA или подобную, которая покажет АЧХ усилителя и сразу будет виден результат. У меня с трансформаторами от магнитофона «Днепр-14» получилось так:

Вверху режим УЛ, внизу триод. У кого получится лучше, поделитесь опытом, буду премного благодарен. Вот такая вышла в итоге конструкция:

На данный момент звуком доволен вполне. Обалденный упругий бас, никаких сабов не надо. Чистые середина и верха дополняют картину. Промышленный транзисторно-интегральный усилитель мирно отдыхает на полке. Спасибо большое участникам за помощь в сотворении этого аппарата! Автор материала - Gamzan .