Ламповый усилитель в корпусе от HDD

Автор: Сергей, sergeyst@mail.ru
Опубликовано 11.02.2016
Создано при помощи КотоРед.

Прослушивая музыку на активных колонках производства СССР “Radiotehnika S70”, я всегда обращал внимание на шумы и небольшой низкочастотный фон в паузах между композициями (сетевые наводки на предварительный усилитель). В связи с этим появилось желание собрать малошумящий усилитель. После изучения Интернета, справочников, старых журналов и промышленных схем, выбор пал на ламповые усилители. Типы ламп выбраны из соображений их распространенности и надежности – в своей многолетней радиолюбительской практике, мне почти не попадались “севшие” лампы 6П14П и 6Н2П.

Схема усилителя не отличается оригинальностью – стандартная схема включения ламп.

Для устранения наводок от силового трансформатора на радиолампы, принято решение собрать его в отдельном корпусе, а для минимизации пульсаций анодного напряжения, вместо классического для подобных устройств, громоздкого и тяжелого дросселя, применен фильтр на полевом транзисторе VT1. Подобные схемы можно отыскать в Интернете. В отличие от стабилизатора напряжения, фильтр полностью отсекает пульсации независимо от величины напряжения в сети и имеет больший КПД. На транзисторе всегда падает напряжение около 20В и мало зависит от напряжения сети. Подключенный к выходу источника питания осциллограф в режиме измерения переменного напряжения, показывает прямую линию.

Сетевое напряжение 220В поступает на первичную обмотку силового трансформатора Т1. Напряжение со вторичной обмотки выпрямляется диодным мостом VD1, сглаживается конденсатором С1 и подается на полупроводниковый фильтр. Предохранитель FU3 защищает силовой трансформатор в случае замыкания в диодном мосте VD1 или конденсаторе фильтра C1. Резистор R2 служит для разрядки всех электролитических конденсаторов источника питания после отключения от сети.
Основные элементы полупроводникового фильтра – VT1, R3, R4, C2. Резисторы R3 и R4 образуют делитель напряжения, конденсатор C2 это напряжение фильтрует. Отфильтрованное напряжение подается на затвор полевого транзистора VT1, который усиливает его по току как истоковый повторитель. С истока, отфильтрованное напряжение подается на выходной конденсатор C3 и далее на выходной разъем источника питания X2. Стабилитрон VD3 защищает транзистор от превышения напряжения затвор-исток в обеих полярностях. Резистор R5 защищает каскад от самовозбуждения. Через диод VD2 разряжается конденсатор C2 при отключении питания, защищая транзистор от опасных потенциалов при переходных процессах в источнике питания. Полевой транзистор VT1 содержит в своем корпусе защитный диод, который обеспечивает его дополнительную защиту и разряд конденсатора C3 при отключении питания.

Напряжение накала, через предохранитель FU2 выведено на разъем X2.

Экранирующая обмотка силового трансформатора подключена к минусу конденсатора C1.

Предупреждение:

1. Во избежание возгорания и прочих неприятностей, не следует пренебрегать установкой в источник питания предохранителей! Номиналы подобраны таким образом, что они выдерживают долговременную нормальную работу усилителя и сгорают при опасных перегрузках. Нельзя использовать самодельные предохранители.

2. Исключение из схемы источника питания любого защитного компонента, при межэлектродном пробое в радиолампе, приведет к выходу из строя полевого транзистора VT1 – проверено неоднократно в процессе наладки и экспериментов.

3. Запрещается разряжать электролитические конденсаторы путем замыкания их выводов. Это может привести к выходу из строя полевого транзистора или самих конденсаторов.

Схема усилителя состоит из двух идентичных каналов. Выходной каскад собран на пентоде 6П14П в триодном включении VL3, при котором экранирующая сетка подключается непосредственно к аноду, чем обеспечивается глубокая местная ООС по напряжению. Нагрузкой лампы является трансформатор Т1. Резистор R16 обеспечивает автоматическое смещение напряжения на первой сетке. Для увеличения усиления каскада, в катод включен конденсатор C10. Конденсатор C7 служит для устранения самовозбуждения усилителя.

Каскад предварительного усиления собран на двойном триоде 6Н2П (VL1). Резистор R8 обеспечивает автоматическое смещение напряжения на сетке лампы. Нагрузкой является резистор R7. Напряжение питания на предварительные каскады подается через дополнительный фильтр на резисторе R13 и конденсаторе C9. Один триод лампы не используется и оставлен для будущих экспериментов. Неиспользуемые электроды через резистор R5 подключены к общему проводу схемы.
Резистор R18 выравнивает потенциалы между катодом и нитью накала.

На резисторе R2 и конденсаторе C2 собран регулятор тембра ВЧ. Глубина подъема ВЧ зависит от громкости, установленной резистором R1. Регулятор тембра НЧ запланирован к установке в будущем.

Конструкция и детали.

Источник питания смонтирован в корпусе от старого датчика движения. Трансформатор прикреплен винтами на корпус. Схема источника питания собрана навесным монтажом на куске не фольгированного стеклотекстолита. Выводы деталей пропущены в отверстия платы и соединены с противоположной стороны одножильным монтажным проводом.
Транзистор VT1 помещен на теплоотвод от процессора Pentium.
Силовой трансформатор применен готовый от магниторадиолы “Романтика-106”. С трансформатора снят весь лишний обвес – разъем и переключатель напряжения сети.
Диодный мост VD1 W04M можно заменить на другой на напряжение более 400В и ток более 1А.
Электролитические конденсаторы C1, C2, C3 фирмы JAMICON (возможно применение конденсаторов других фирм), должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400В.
Полевой транзистор VT1 можно заменить на IRF740.
Диод VD2 1N4007 заменяется на 1N4004, 1N4006 или любой другой на напряжение от 400В и ток от 1А.
Стабилитрон VD3 1N4744A заменяется на Д814Д или подобный на напряжение 15В и ток более 25мА.
Резисторы МЛТ, мощность указана на схеме.
Штекер на выходе источника питания - разъем питания жесткого диска.

Усилитель смонтирован в корпусе от компьютерного жесткого диска. Его необходимо максимально освободить от внутренних перегородок. Материал корпуса – алюминиевый сплав, поэтому особых проблем не возникает. Я высверливал отверстия, диаметром 3.5 мм по периметру корпуса, затем выламывал куски пассатижами и скруглял большими полукруглым и плоским напильниками.

В задней части корпуса сверлится 4 отверстия под гнезда типа RCA (тюльпан) и щель под гнездо питания от жесткого диска.
В передней части корпуса, посередине, сверлятся отверстия под регуляторы громкости и тембра.

С верхней крышкой проблем было больше. Она изготовлена из нержавеющей стали и очень плохо поддается обработке. Метод проделывания отверстий пол ламповые панельки тот же, только сверло нужно брать тоньше - 2..2.5 мм. Необходимо сделать 4 отверстия под ламповые панельки, 8 отверстий под выходные трансформаторы и 4 отверстия, диаметром 4 мм под провода от трансформаторов.

Монтаж навесной. Для удобства монтажа из фольгированного стеклотекстолита вырезана полоска, шириной 12 мм, длиной – по месту в корпусе, на которой протравлены контактные пятачки (рис. 4). Полоска прикреплена к крышке на винты через резьбовые стойки.
Гнездо питания отпаяно от платы неисправного HDD. Для него вытравлена небольшая плата, которая держится в корпусе с одной стороны за счет тугой посадки гнезда, с другой стороны крепится на винт с резьбовой стойкой. Размеры платы необходимо определить по месту.

Детали.

Выходные трансформаторы готовые, типа ТВЗ-1-9 или подобные от старой ламповой техники. Я использовал трансформаторы от лампово-полупроводникового телевизора Рекорд.
Резисторы – МЛТ, мощность указана на схеме.
Конденсаторы.
C9, C10, С11 - JAMICON.
С1,С4,С5,С6 – К73-17.
С2, С3,С7,С8 – дисковые, керамические, NPO, на напряжение 50В.
R1, R2 – сдвоенные, тип WH148. Можно заменить на любой малогабаритный сдвоенный.

Налаживание.

Источник питания.

Налаживание начинается с источника питания 290В. Для этого, на его выход подключаем резистор, сопротивлением 51..100 кОм и замеряем выходное напряжение. Подбором резистора R3 выставляем падение напряжения между стоком и истоком транзистора VT1 на уровне 20В. Если это напряжение больше и выставить его не удается, необходимо подобрать конденсатор С2 с меньшим током утечки.
Далее убеждаемся в наличии напряжения на выходном разъеме.

Усилитель.

Перед включением усилителя, необходимо подключить на его выход эквивалент нагрузки - резистор сопротивлением 8 Ом либо сразу подключаем колонки. Если нагрузки не будет, возможно самовозбуждение усилителя и выход из строя ламп или выходных трансформаторов. В моем случае, при недостаточной нагрузке на выходе в виде наушников ТДС-5М, один канал возбуждался на ультразвуковой частоте и сильно нагревался выходной трансформатор. Т.к. это были эксперименты, то температура и работа усилителя были под контролем и ничего, кроме нагрева трансформатора не произошло.

Сначала проверяем выходные каскады. Для этого, вынимаем из панелек лампы VL1 и VL2, левые по схеме выводы конденсаторов С5, С6 перепаиваем с анодов ламп VL1, VL2 на их сетки. Громкость устанавливаем в минимум и включаем питание.

Измеряем напряжение накала на ламповых панельках. Оно должно быть в пределах 6.1..6.5 В. Если оно меньше, проверяем напряжение прямо на обмотках силового трансформатора. Если оно в норме, ищем где есть потери. Если не хватает напряжения на обмотке, то это может быть слабый силовой трансформатор и его необходимо заменить на более мощный. Если мощности достаточно, можно домотать 1..2 витка поверх обмоток и соединить их согласно-последовательно с обмоткой накала.

Получив нужное напряжение накала, измеряем анодное напряжение. Если оно в норме, замеряем напряжение на катодах ламп VL3, VL4. Оно должно быть около 7.5В. При существенном отличии, проверяем осциллографом наличие самовозбуждения каскадов. Если самовозбуждение есть, к первичной обмотке выходных трансформаторов необходимо припаять по конденсатору на 270пФ х 400В. Устранив все неполадки, можно на вход подать музыкальный сигнал и оценить качество воспроизведения выходных каскадов и наличие фона переменного тока.

Выключаем питание, ждем, пока разрядятся конденсаторы фильтров питания.
Перепаиваем на место конденсаторы С3, С4, вставляем лампы предварительного каскада VL1 и VL2, включаем питание и проверяем напряжение на анодах ламп 6Н2П - оно должно быть около 110В. Проверяем качество работы и наличие самовозбуждения на музыкальном сигнале.

Настроенный усилитель радует своим качеством звучания и полным отсутствием шумов при работе на звуковые колонки. Фон переменного тока полностью отсутствует.

Все вопросы в Форум.