Автор: Sobiratel_sxem, sobiratel_sxem@mail.ru
Опубликовано 09.02.2015
Создано при помощи КотоРед.
Доброго времени суток!
За годы увлечения электроникой я много раз слышал о том, что ламповые усилители более качественны, их звук, как говорят ламповики «тёплый» и «живой»… Решил и я проверить что же скрывается за этими самыми тайными словами «тёплый» и «живой», а заодно и немного поэкспериментировать… Итак, то что у меня получилось я Вам сегодня и опишу! Не кидайте сильно в меня тапками, это мой первый опыт сборки ламповых УНЧ.... В качестве отправной точки был взят усилитель (https://devicemusic.ucoz.ru/blog/odnotaktnyj_lampovyj_usilitel_na_6n8s_6f6s/2010-05-19-1) и немного доработан. Сама схема уже изрядно заезженная, но, честно говоря звучит вполне неплохо. Но об этом позже. Итак, разберёмся со схемой.Она представлена на рисунке ниже.
Основу схемы составляет предварительный усилитель, выполненный на лампе 6Н8С по каскодной схеме и оконечный усилитель на лампе 6П6С в триодном включении. Сигнал с выхода аудиоустройства поступает на вход смесителя, выполненного на трансформаторе Tr1. Можно спросить для чего я его туда поставвил? Всё очень просто, собираю я усилитель подобный впервые, поэтому гальваническая связь усилителя с таким высоким напряжением питания и звуковой карты ПК меня напрягла, вот и поставил для развязки... При подключении обмоток I и II главное соблюдать фазировку. Вместе нужно соединять или начала или концы обмоток и соединить с общим проводом. Только в этом случае мы получим на выходе суммарный сигнал каналов. В противном же случае, при нарушении фазировки на выходе будет разностный сигнал и никакой речи о звуке уже можно не вести. Кроме смешения каналов данный трансформатор выполняет роль предусилителя аудиосигнала. С выхода смесителя (обмотки III трансформатора Tr1) через разделительный конденсатор С1 сигнал поступает на вход регулятора громкости R1, а далее через конденсатор С2 на вход предварительного усилителя. С его выхода, через конденсатор С5 сигнал поступает на вход выходного каскада на лампе Ла2. Анодной нагрузкой данного каскада служит трансформатор Tr2. Ко вторичной обмотке данного трансформатора и подключается акустическая система. Конденсатор С17 уменьшает уровень шумов, приведённых ко входу усилителя. Это связано с тем, что по переменному току аудиоустройство и усилитель включены с общим минусом, а по постоянному развязаны. Кроме того на общий минус заземлён сердечник трансформатора Tr1, что так же уменьшает уровень входных шумов. Резистор R6, конденсаторы С6, С7, С8 – это фильтр питания предварительного усилителя. Резистор R3 устанавливает ток покоя через лампу Ла1. При приведённом на схеме номинале он составляет приблизительно 8 мА, при этом на катоде верхней половины лампы Ла1 должна быть половина напряжения питания. При публикации в радиожурналах Радиомир и Радиолюбитель мной ошибочно был указан резистор R4, за что глубоко извеняюсь! Позже эта ошибка была устранена. Резистор R7 устанавливает ток покоя через лампу Ла2 и при приведённом номинале примерно равен 40 мА. Рассмотрим источник питания данного усилителя. Он выполнен по классической схеме и в особых пояснениях не нуждается. Со вторичной обмотки (II) силового трансформатора Tr3 напряжение питания выпрямляется диодным мостом VDS1 и фильтруется двухзвенным фильтром на элементах C11, С12, С13, С14, С15, R9 и Др1. С его выхода напряжение питания и поступает на аноды ламп усилителя. Вторична обмотка (III) трансформатора Tr3 служит для питания накала ламп. Напряжение данной обмотки так же выпрямляется диодным мостом VDS2 и фильтруется конденсатором C16. Налаживание усилителя заключается в установках токов покоя ламп резисторами R3 и R7, а так же установке резистором R3 половины напряжения питания на катоде верхней половинки лампы. После этого подаем на вход усилителя сигнал и заземляем один из концов вторичной обмотки трансформатора Tr2. Конец который нужно заземлить выбирается экспериментально. Заземляется тот конец, при заземлении которого сигнал на выходе будет иметь наименьшие искажения и будет меньше выходных шумов. После этого налаживание усилителя можно считать законченным. Все применяемые детали усилителя указаны на схеме. Стоит только поговорить о трансформаторах. В качестве трансформатора Tr1 использован переделанный трансформатор ТВК-110. Для его переделки снимаем вторичные обмотки, а оставляем лишь первичную. После этого мотаем обмотки I и II. Они содержат по 30 витков провода ПЭЛ диаметром 0.18-0.33 мм. Намотка ведётся сразу в 2 провода. После этого трансформатор пропитывается парафином и собирается штатно. Фазировка обмоток указана на схеме и описана выше. В качестве трансформатора Tr2 использован трансформатор ТВЗ-1-9 без каких либо переделок. В качестве трансформатора Tr3 подойдёт любой трансформатор с напряжение вторичной обмотки (II) 230-250 вольт, током не менее 0,5 А; и напряжением вторичной обмотки (III) 6,3-7 вольт током не менее 1 А. Внешний вид готового макета усилителя без смесителя показан на фото ниже.
Усилитель собран на деревянном шасси к которому составные блоки крепятся саморезами. Это было сделано для удобства проведения экспериментов и налаживания. Конечную конструкцию следует выполнять на металлическом шасси, на которое закреплять непосредственно гнёзда, а монтаж должен быть навесным, все цепи прохождения сигнала монтировать экранированным проводом. Экран следует заземлять только с одной стороны. Кроме того в цепи накала следует сделать более качественную фильтрацию напряжения. Но не будем на этом останавливаться, усилитель у нас экспериментальный… В качестве акустической системы я использовал советские колонки 10АС-225 включённые последовательно (Параллельно конечно выходная мощность больше, но и сопротивление системы в целом ниже, что приводит к заметному увеличению искажений из-за падения приведённого сопротивления анодной цепи выходного каскада). Результат прослушивания меня приятно удивил. При всей простоте конструкции данный усилитель играл качественнее, чем массовые настольные компьютерные колонки defender 2.1 стоимостью 1500 Российских рублей, и даже качественнее акустической системы 2.1 microlab стоимостью 2000 рублей. Данный усилитель выдает вполне чистые верха и отчетливые басы. Колонки сами по себе не дребезжат. После этого из схемы был исключён конденсатор C4. То ли у меня по ушам стадо слонов пробежало, то ли просто колонки сами по себе хорошо воспроизводят басы, но особого отличия в работе я не увидел. На мой взгляд только басов стало чуть меньше, но на высокие частоты это никак не повлияло. Кроме того в качестве конденсаторов С3, С5, С9 были испытаны различные варианты: МБГО, МБГЧ, несколько разновидностей плёночных и керамических конденсаторов… Лично мои уши так же не уловили никаких отличий в из работе, главное что бы ток утечки был в норме. Так что мнение о том что плёнка лучше поёт и всё такое я подтвердить так же не могу…
А вот при замене выходной лампы на 6П3С окрас звука действительно меняется, средние и высокие частоты становятся более чёткими (Ну само собой повышается и выходная мощность). Последним тестом было сравнение данного усилителя с несколькими широко распространёнными музыкальными центрами в ценовой линейке до 8-10 т.р. И опять же, простенький данный усилитель показал более хорошее звучание на мой взгляд. Напрашивается очевидный вопрос: Зачем платить больше? На этом сравнение и эксперименты были завершены. Само собой данный усилитель не конкурент более дорогой, качественной и более профессиональной технике. После всех проведённых экспериментов вспомнилась мне одна лекция по усилительным устройствам. Как известно ламповый усилитель имеет в среднем 5% коэффициент гармоник, но все эти гармоники сконцентрированы вокруг основной частоты и быстро затухают. Примерно такую же картину имеют большинство колеблющихся тел в природе. Кроме того, наше ухо – это ведь так же механический приёмник звуковых колебаний. При воздействии на него звука барабанная перепонка не может мгновенно остановиться, а продолжает колебания, порождая гармоники такого же вида. В транзисторном же усилителе 0,01% коэффициент гармоник размазан по всему спектру выходного сигнала… Думаю с этим и связано более позитивное восприятие лампового звука, при более худших технических параметрах, чем транзисторного, он просто напросто более естественен для нас… P.S. В целом я не жалею что сконструировал и испытал данный усилитель и полностью удовлетворён его отличной работой при относительной простоте изготовления. Не пинайте меня сильно за сделанные выводы, это лишь моё сугубо индивидуальное мнение. Мнение человека впервые собравшего ламповый усилитель. Моей радости не было предела, но не долго... Ровно о того момента пока я не выкинул трансформатор на входе усилителя и не продолжил дальнейшие испытания. Как же поспешны были первые впечатления и выводы... Как раз об этом ниже... Первый вариант модернизации исходного усилителя представлен на схеме ниже. Рассмотрим его работу подробнее.
С выхода Вашего аудиоустройства сигнал через конденсаторы С1, С2 поступает на вход предварительного усилителя, выполненного на радиолампе Ла1. Как и в предыдущем варианте усилителя, предварительный усилитель выполнен по каскодной схеме с динамической нагрузкой. Роль динамической нагрузки выполняет верхний (по схеме) триод лампы Ла1. Исключение из схемы трансформатора на входе усилителя позволило расширить полосу усиливаемого сигнала (полосу пропускания), а так же частично ликвидировать завалы на верхней и нижней границе звукового диапазона (т.к. трансформатор был самодельный и посредственного качества). С выхода предварительного усилителя, через конденсаторы С5, С6, усиленный сигнал поступает на первую сетку лампы выходного каскада Ла2. Нагрузкой данного каскада служит выходной трансформатор Tr1 с подключённой к его вторичной обмотке акустической системой. В качестве выходной лампы можно применить радиолампу 6П6С или более мощную 6П3С (что в итоге и было сделано), выставив, соответственно необходимый ток покоя катодным резистором R5. Для радиолампы 6П6С ток покоя должен быть равен 40 мА, а для лампы 6П3С – 60 мА. В усилителе применено блокирование межкаскадных и катодных конденсаторов конденсаторами малой ёмкости. Это сделано по нескольким причинам: 1 – данная мера уменьшает внутреннюю (собственную) индуктивность конденсаторов, что положительно сказывается на звуке, он становится более чётким, уходит размазанность. 2 – известно, что более низкие частоты лучше проходят через бОльшую ёмкость, а высокие через более низкую. Таким образом, соединяя параллельно несколько конденсаторов можно подкорректировать АЧХ усилителя в нужную сторону и добиться ликвидации искажения звука самим конденсатором. Кроме того претерпел изменения и источник питания анодных цепей усилителя. В данном варианте он выполнен по гибридной полупроводниково-вакуумной мостовой схеме. Данная схема обладает преимуществами как чисто полупроводниковой мостовой схемы, так и преимуществами чисто вакуумной. Применение мостовой схемы позволило обойтись лишь одной высоковольтной обмоткой трансформатора для получения нужного напряжения; применение кенотрона Ла3 позволило осуществить задержку подачи анодного напряжения на усилитель, до некоторого прогрева радиоламп. Особо это важно для мощных выходных ламп. Данная мера продлит их срок эксплуатации. Задержка подачи анодного напряжения происходит из-за того, что кенотрон Ла3 косвенного накала, и для его работы ему так же необходимо прогреться. Пока не прогреется данный кенотрон на выходе выпрямителя напряжение будет отсутствовать. По мере прогрева оно будет плавно расти до номинального значения. С выхода выпрямителя напряжение поступает на двухзвенный сглаживающий LC фильтр, выполненный на дросселях Др.1, Др2 и конденсаторах С12, С13, С14, С15, С16. Первое звено фильтра в дополнительных пояснениях не нуждается. Второе звено служит для подавления синфазных помех. Источник питания накальных цепей выполнен по классической полупроводниковой мостовой схеме (диодный мост VDS1) с емкостным сглаживающим фильтром (конденсаторы С17, С18). Резистор R7, конденсаторы С9, С10, С11 образуют дополнительный сглаживающий RC фильтр анодного напряжения для питания предварительного усилителя. Все использованные детали указаны на схеме. Скажу только пару слов о дросселе Др.2. Данный дроссель мотается на ферритовом кольце марки 2000НМ типоразмера К40*25*10. Дроссель содержит 2 обмотки по 120 витков провода МГШВ-0,14. Намотка ведётся сразу в 2 провода. Фазировка подключения обмоток указана на схеме. В качестве силового трансформатора Tr2 использован трансформатор, аналогичный исходному усилителю. Налаживание усилителя заключается в установке режимов каскадов резисторами R2, R5. Для каскада предварительного усиления подбором резистора R2 устанавливают половину напряжения питания на катоде верхней (по схеме) половинки лампы. Для радиолампы выходного каскада Ла2 установка тока и его значения описаны выше. После этого нужно заземлить один из концов вторичной обмотки трансформатора Tr1. Заземляемый конец выбирается экспериментально по наибольшей громкости воспроизведения или наименьшему шуму на выходе. На этом налаживание можно считать законченным. В качестве акустической системы для прослушивания усилителя я использовал пару колонок S-30, соединённых параллельно и синфазно с последовательно включенным добавочным резистором 2 Ом. После прослушивания стало очевидно, что общее субъективное качество усилителя, поле исключения трансформатора возросло. Кроме того были повторены проведённые ранее эксперименты с применением в качестве межкаскадных и катодных конденсаторов разного типа… После модернизации влияние типа применяемого конденсатора уже стало ощущаться, разные конденсаторы стали вносить в звук своеобразный индивидуальный окрас. Не могу сказать, что лучше или хуже «звучит», для каждого это индивидуально, впрочем как и индивидуально звучание каждого усилителя или лампы, но мне больше понравился вариант изображенный на схеме. Так же понравился звук при использовании в качестве конденсаторов С1, С5 конденсаторов К40-У9 или К42-У2. Неплохо себя показали конденсаторы К73-11. Совершенно не понравилась работа конденсаторов К73-17, на мой субъективный взгляд звук становился замыленным и размазывался. На этом мои эксперименты с данным вариантом усилителя были окончены и я приступил к дальнейшей его модернизации в результате чего и появился конечный вариант, который исправно работает вот уже почти полгода. Схема окончательного варианта усилителя представлена на рисунке ниже.
Если сравнить данную схему с предыдущим вариантом усилителя, то она претерпела не сильные изменения, в основном была дополнена теми или иными компонентами. Итак, рассмотрим только изменения. На входе усилителя реализован смеситель каналов на конденсаторах С1-С4 и резисторе утечки R1. В схему так же добавлен тумблер S2, служащий для переключения режима работы выходного каскада (триод/тетрод). Тумблер S3 служит для переключения режима работы выходного каскада (Режим воспроизведения/модуляции). Галетный переключатель SA1 предназначен для плавного изменения режима работы выходного каскада путём изменения анодной нагрузки (R8-R18) в режиме модуляции, а так же последующего каскада, при непосредственной связи каскадов. Тумблер S1 служит для подачи напряжения питания на усилитель. Выпрямитель анодного напряжения так же претерпел небольшие изменения. В данном варианте усилителя, для повышения мощности источника питания и создания запаса по току применён отдельный кенотрон в каждом плече выпрямителя. В источнике питания накальных цепей ламп была улучшена фильтрация, путём повышения общей ёмкости сглаживающего емкостного фильтра С21-С24. Установка 4 конденсаторов более малой ёмкости вместо одного большой позволила снизить токовую нагрузку на каждый конденсатор и, как следствие, дало возможность использовать любые электролитические конденсаторы с подходящим номинальным напряжением. В качестве тумблеров S1-S3 подойдут любые тумблеры с рабочим напряжением не менее 350 вольт и током не менее 1-2 А. Галетный переключатель – любой на 10 фиксированных положений с током не менее 0.5-1А. Налаживание данного усилителя аналогично предыдущему его варианту. Все детали усилителя указаны на схеме. Кроме того в усилителе была применена подсветка ламп усилителя и принудительное охлаждение (на схеме не указаны). На фото ниже представлен внешний вид усилителя в сборе в работающем состоянии.
Как видно из фото кенотроны выпрямителя были подсвечены оранжевым, выходная лампа зелёным, а лампа предварительного усиления синим. Позже подсветка выходной лампы была убрана т.к. были приобретены новые лампы 6П3С, которые очень красиво светятся в темноте
Данное свечение появилось в процессе эксплуатации усилителя в типовом режиме. В первые 20-50 часов было практически незаметно и со временем усиливалось (Фото 1, слева на право). Последующие 400-500 часов свечение было интенсивным (фото 2), затем стало уменьшаться (фото 3) и полностью исчезло примерно через 50 часов после начала уменьшения. Таким образом свечение наблюдалось суммарно около 600 часов. Свечение не является объёмным, не находится вокруг электродов, и не заполняет объём между анодом и катодом, следовательно не связано с загазованностью лампы и нарушением вакуума в процессе хранения радиолампы. Данное свечение является следствием бомбардировки стекла пролетевшими мимо анода электронами вследствие особой фигурной формы анода лучевого тетрода. Под действием энергии электронов примеси в стекле начинают излучать в видимом спектре. Кроме того был проведён обмер данного усилителя на аудио анализаторе. Все измерения велись относительно опорного уровня в 1 Вольт, нагрузкой усилителя служил проволочный резистор 4 Ом. Для начала был проведён замер спектра внутренних (собственных) шумов усилителя. Для этого вход усилителя был закорочен на землю. Спектр замеров представлен на фото ниже.
Далее на вход был подан сигнал частотой 1 килогерц и амплитудой 0.1 Вольт и проведены замеры спектральных составляющих выходного сигнала. Следует так же заметить, что спектры снимались в режиме THD+N, то есть с учётом шумов. Выходная мощность около 0.25 Вт
После этого на вход был подан сигнал частотой 1 килогерц и амплитудой 0.25 Вольта. Выходная мощность 3 Вт.
Подведя итог можно сказать, что при средних параметрах усилителя, особенно по коэффициенту гармоник и гармоническому составу данный усилитель звучит вполне неплох для первого раза. Таким образом хотелось бы сказать, что субъективное восприятие в аудиотехнике иногда важнее, чем некоторые сухие технические параметры…
P.P.S. Кстати говоря, именно этим усилителем модулировался последний вариант Ионофона на 2-ух ГУ-50. Видео его работы прилагаю ниже. ))))
Другие видеозаписи можно поглядеть у меня на канале на YouTube На этом данная история заканчивается, до новых встреч. С уважением, Sobiratel_sxem.
