Ламповые усилители низкой частоты

Монтаж печатных плат в металлическом корпусе

   При монтаже нужно уделить особое внимание схеме смещения, которое должно быть отрицательным по отношению к земле. Следует соответствующим образом впаять банки электролитов и диодный мост

В противном случае, думаю,  вы сами знаете последствия неправильно впаянных электролитов в блоке питания. Я смонтировал элементы схемы на двух функциональных платах: звуковой и БП.

   Вся конструкция свободно поместилась в стандартном алюминиевом корпусе BO19 размерами 275/175/65. Печатные платы монтируются на столбики к нижней крышке. Все отверстия корпуса, через которые ведутся провода к траснформаторам, обязательно изолируются резиновыми вставками. Под трансформаторы подкладываются изолирующие прокладки, чтобы исключить замыкания обмотки на корпус в случае продавливания изоляции. Входной разъем на джеке 6.3, регулятор громкости и кнопку включения питания я разместил на верхней панели – для удобства использования при размещении на полу. Вокруг отверстий под выходные лампы и драйвер 6н9с лучше сделать много вентилирующих отверстий, чтобы тепло от керамических  панелек тоже выходило наверх.

   Есть один нюанс в закрытии трансформаторов металлическими колпаками. Дело в том, то при замыкании колпака на корпус через центральный болт образовывается короткозамкнутый виток. В таком случае корпус усилителя будет очень сильно нагреваться и мешать работе трансформатора. Следовательно, нужно использовать изолирующие прокладки для крепления колпаков через болт, либо изобретать другие варианты установки без контакта с корпусом.

Двухтактный ламповый усилитель на 6П3С и 6Н9С внешний вид

Что такое автоматическое и фиксированное смещение электронной лампы?

Отрицательное смещение на сетке лампы нужно для того, чтобы установить правильный режим работы, при котором лампа могла бы эффективно усиливать сигнал. Если на сетку не подавать отрицательное смещение относительно катода, то лампа всегда будет полностью открыта и через нее будет протекать всегда максимальный ток. Это значит, что в случае маломощной лампы. она просто не сможет усиливать сигнал, а в случае с мощной выходной лампой она даже может раскалиться и выйти из строя. Поэтому на сетку лампы должно быть подано некоторое отрицательное напряжение относительно ее катода, которое частично «закрывает» лампу, уменьшая ее ток покоя. В случае с фиксированным смещением катод лампы соединяется с «землей» (обычно через резистор сопротивлением 1 Ом для контроля тока через лампу) а на управляющую сетку лампы через дополнительный резистор подается отрицательное напряжение от отдельного выпрямителя. желательно также стабилизировать это напряжение и обеспечить его регулировку, чтобы иметь возможность подстраивать ток покоя ламп.

При автоматическом смещении все гораздо проще. Мы просто включаем в цепь катода дополнительный резистор небольшого сопротивления. В случае схемы нашего предварительного усилителя — это резистор R6. При этом ток, проходящий через лампу создает на этом резисторе некоторое небольшое напряжение, которое как бы «приподнимает» потенциал катода относительно «земли». Поскольку сетка лампы соединена с «землей» через резистор R2, то на сетке получается отрицательный потенциал относительно катода лампы (НЕ относительно земли, а именно относительно катода!). Сопротивление резистора R6 отличается для разных типов ламп, и берется из справочника по конкретной лампе. То есть номинал этого резистора — это фактически один из параметров лампы. если мы хотим использовать лампу 6Н23П то должны использовать резистор на 680 Ом. Для лампы 6Н23П нужно установить резистор на 1.5К.

При использовании рекомендованного резистора нужное напряжение смещения создается автоматически. Поэтому данный тип смещения и называется «автоматическое смещение». если по каким-то причинам начинает возрастать ток через лампу, одновременно увеличивается и падение напряжения на катодном резисторе, и лампа немного более закрывается, ограничивая ток.

Преимущества автоматического смещения перед фиксированным — это простота и дешевизна (не нужен дополнительный выпрямитель и дополнительная обмотка силового транса), и большая стабильность работы, автоматическая подстройка смещения при колебаниях напряжения питания. Поэтому такое включение всегда используется в маломощных каскадах предварительного усиления.

Недостатки заключаются в том, что мы вводим в цепь лампы дополнительное сопротивление. Это уменьшает максимальную выходную мощность. Если в усилителе небольшой мощности (как в этой статье) это практически не заметно, то в ламповых усилителях на 50 — 100 Вт это уже создает проблемы. Поэтому выходные каскады мощных ламповых усилителей всегда строятся по схеме с фиксированным смещением. Второе неудобство — необходимость каждый раз при замене ламп подстраивать их ток покоя, регулируя напряжение смещения специальными построечными резисторами.

Кроме того вводя в цепь катода лампы резистор, мы создаем местную отрицательную обратную связь по переменному току, которая сильно уменьшает усиление лампы. Для устранения этой обратной связи параллельно резистору включается конденсатор большой емкости. В нашей схеме это «электролит» С2. Он должен быть рассчитан на напряжение 16 — 25 вольт.

Усилитель по схеме Манакова EL34/6П3С

Эта широко известная схема двухтактного лампового усилителя на 6П3С и 6Н9С была разработана Анатолием Манаковым. Оригинал смотрите здесь. Она довольно проста и при внимательной сборке заработала сразу без танцев с бубном.

Отмечу сразу, что некоторые установленные мной номиналы отличаются от предложенных автором. Но сделано так не потому, что я проводил длительные слуховые эксперименты с кучей пластинок Pink Floyd и Led Zeppelin, а просто по причине отсутствия у меня в закромах некоторых емкостей и переменных резисторов, рекомендованных разработчиком. Не мудрствуя лукаво, я не столь дотошен к погрешности радиодеталей.

Я применил триодное включение выходных ламп, поскольку тороидальный выходной трансформатор не имеет дополнительных отводов. Любителям серьезного и громкого звука лучше реализовать пентодное включение выходных ламп или найти рекомендуемые трансформаторы. Понятно дело: выходные лампы желательно подобрать в пару. В оригинальной схеме есть фильтрующий конденсатор С8, которого нет в моей интерпретации. Я решил его перенести на плату блока питания.

В выпрямителе напряжения я применил «электронный дроссель» на полевом транзисторе 12NK90Z и не стал упражняться с катушками индуктивности в виде «железных дросселей». Схема смещения и накальные цепи сделаны идентичными авторскому варианту.

Я запитал каждую лампу моноусилителя от независимой обмотки, благо тороидальный транс имеет три накальные обмотки. Большое значение в плане подавления нежелательных шумов играет заземление накальных обмоток через сопротивления 100-150 Ом на землю с каждого плеча.

Нужное напряжение БП выставляется подбором резистора Rk. Я использовал корпус усилителя в качестве радиатора охлаждения для стабилизирующего транзистора VT1, поскольку греется он весьма прилично.

Монтаж печатных плат в металлическом корпусе

При монтаже нужно уделить особое внимание схеме смещения, которое должно быть отрицательным по отношению к земле. Следует соответствующим образом впаять банки электролитов и диодный мост

В противном случае, думаю, вы сами знаете последствия неправильно впаянных электролитов в блоке питания. Я смонтировал элементы схемы на двух функциональных платах: звуковой и БП.

Вся конструкция свободно поместилась в стандартном алюминиевом корпусе BO19 размерами 275/175/65. Печатные платы монтируются на столбики к нижней крышке. Все отверстия корпуса, через которые ведутся провода к траснформаторам, обязательно изолируются резиновыми вставками. Под трансформаторы подкладываются изолирующие прокладки, чтобы исключить замыкания обмотки на корпус в случае продавливания изоляции. Входной разъем на джеке 6.3, регулятор громкости и кнопку включения питания я разместил на верхней панели – для удобства использования при размещении на полу. Вокруг отверстий под выходные лампы и драйвер 6н9с лучше сделать много вентилирующих отверстий, чтобы тепло от керамических панелек тоже выходило наверх.

Есть один нюанс в закрытии трансформаторов металлическими колпаками. Дело в том, то при замыкании колпака на корпус через центральный болт образовывается короткозамкнутый виток. В таком случае корпус усилителя будет очень сильно нагреваться и мешать работе трансформатора. Следовательно, нужно использовать изолирующие прокладки для крепления колпаков через болт, либо изобретать другие варианты установки без контакта с корпусом.

Настройка напряжения смещения и анодного напряжения для драйвера

Настройка моноблока делается в режиме молчания по рекомендациям Манакова. Само собой, ко вторичной обмотке транса должна быть подключена активная нагрузка в виде проволочного резистора 4-8 Ом достаточной мощности (5-10 Вт).

Далее настраивается входной каскад установкой напряжения 1.8…2 вольта на катодах драйвера 6н9с. Для этого нужно подобрать сопротивление резистора R4.

Затем производим регулировку напряжение смещения для выходного каскада. С помощью переменных резисторов R10 и R12 устанавливаем на катодах выходных ламп напряжение 0,035…0,04 вольта. После чего подаем на сетку первого триода V1 сигнал с частотой около 3 кГц и напряжением 0,5 вольта. Регулируя переменный резистор R7, выставляем одинаковое переменное напряжение на анодах V1.

После настройки усилитель продемонстрировал замечательное качество звучания и полное отсутствие посторонних шумов. Данный двухтакт выдает насыщенный и прозрачный звук с замечательными низами. Триодная схема включения может обеспечить приемлемую громкость для небольшой комнаты 4×4 метра. Самое главное, такой воздушный звук хочется слушать бесконечно, а громкость здесь отходит на второй план.

Сочетание ретро и современных технологий

Я выбрал LynePAudio A962, как наиболее доступное и универсальное.

Итак, на борту имеем:

• выходной усилительный каскад на 2 лампах 6ж9 в китайском исполнении,
• встроенный цифровой ЦАП с декодированием аудиопотока 16-32 бит, 44.1/48 КГц,
• поддержка ASIO,
• 2 высокоомных выхода для наушников с импедансом от 16 до 600 Ом,
• линейный стереовыход на RCA для использования в качестве преампа,
• цифровой вход (USB),
• аналоговый вход 3,5 и RCA.

Внушает? Еще как, ведь конечная мощность усилителя — 1,1 Вт для нагрузки в 32 Ома. Для настольной игрушки этой цифры хватит даже мониторы раскачать, не говоря уже о любых портативных наушниках.

Плата аккуратно упакована в красивый корпус и может украсить любой интерьер. Особенно — рабочий стол. Очень круто! И реально экономит время — даже если потом придется дорабатывать.

Внешний вид LynePAudio A962 действительно стоит того, чтобы купить готовое изделие, а не заморачиваться самоделкой. Удобство и простота использования еще важнее. Включил — пользуйся.

Для работы с цифровыми источниками аудиосигнала не требуются драйвера или дополнительный софт (если не использовать смартфон). Встроенный ЦАП цифровой и переваривает большинство форматов, поступающих с компьютера или смартфона: съедает и MP3, и FLAC, и WAV. Впрочем, есть ограничение до 32 бит и 48 КГц. DSD не переваривает вовсе.

При наличии качественного ЦАП можно обойтись без встроенного. Для этого у LynePAudio A962 есть отдельный аналоговый вход (мини-джек на 3,5 миллиметра). Не самое правильное решение, но иногда пригодится. Он работает на удивление стабильно, но требует толстый провод. Желательно — с хорошим экранированием.

Выходные трансформаторы усилителя. Аспекты согласования трансформатора и громкоговорителя. Как должно быть и как есть на самом деле

Выходной трансформатор лампового усилителя — это важнейший компонент с точки зрения влияния на звук. От качества выходного транса и согласованности его с выходной лампой зависит частотный диапазон усилителя и его выходная мощность. Также вторичная обмотка выходного трансформатора должна быть согласована с сопротивлением катушки используемого громкоговорителя.

В транзисторных усилителях все проще — мы можем подключить к усилителю практически любой громкоговоритель, главное чтобы его сопротивление не было слишком мало, чтобы не превысить допустимый ток выходных транзисторов. От сопротивления динамика в транзисторном усилителе будет зависеть выходная мощность, в соответствии с формулой P = (U*U)/R где P — выходная мощность, U — действующее значение напряжения сигнала на громкоговорителе (RMS) а R — сопротивление его катушки (импеданс), измеренное на частоте тестирования динамика (обычно это 1000 Гц).

С ламповым усилителем все несколько сложнее. Приведенная формула тоже работает, но для того чтобы выходной трансформатор правильно работал и мог отдать динамику максимальную мощность, его вторичная обмотка должна быть согласована с сопротивлением динамика. То есть теоретически мы не можем просто взять и подключить к выходу трансформатора, рассчитанного для работы с динамиком на 4 Ома, динамик с сопротивлением 8 Ом. Я написал «теоретически», потому что на практике бывает так что у нас нет выбора. Есть какой-то готовый трансформатор и какие-то колонии с таким-то сопротивлением. И не всегда это будет совпадать. Ничего страшного не случится, усилитель будет работать. Но нам придется смириться с ухудшением характеристик усилителя. Обычно в случае несогласованности мы можем потерять в выходной мощности и в низких частотах.

Также было и в моем случае в 2006 году. У меня были в наличии два советских трансформатора, «выдранных» из старых телевизоров. Это были трансформаторы типа ТР-7. На трансформаторах написано «трансформатор звуковой частоты ТР-7» и приведены количества витков первичной и вторичной обмоток. Это 2000 витков ПЭЛ 0,18 и 100 витков ПЭЛ 0,58.

Трансформатор звуковой частоты ТР-7 от телевизора Рубин-102 для однотактного выходного каскада на лампе 6П14П

Фактически в ламповом усилителе выходной транс является трансформатором сопротивления, который преобразует сравнительно высокое сопротивление анодной нагрузки электронной лампы (несколько кОм) в низкое сопротивление для подключения динамика (несколько ом). Найдя в справочнике оптимальное сопротивление нагрузки для нашей лампы и зная сопротивление нашего динамика мы можем определить нужные параметры трансформатора.

Трансформаторы ТР-7 использовались в телевизорах Рубин-102 и использовались с как раз лампой 6П14П (а не с 6П1П как в первом варианте моего усилка). Для этой лампы оптимальное сопротивление нагрузки — 4,5 кОм. Коэффициент трансформации нашего транса K = 2000 / 100 = 20. Общее сопротивление катушек громкоговорителей в телевизоре Рубин-102 было 11 Ом. То есть 20*20*11=4400 Ом. То есть первичная обмотка трансформатора практически соответствует рекомендованному сопротивлению для лампы 6П14П и транс действительно рассчитан на нагрузку около 11 Ом. Сопротивление моих колонок равно 8 Ом. То есть усилитель работает не совсем в оптимальном режиме, но тем не менее работает хорошо. Оптимальное сопротивление анодной нагрузки для 6П1П еще больше — около 5 кОм. И здесь чаша весов склоняется в пользу версии на 6П14П, так как сейчас трудно найти готовый трансформатор сделанный именно под 6П1П. Таким образом, использовать 6П1П в наше время имеет смысл только в том случае, если они у вас есть.

Если бы я делал усилитель сейчас, я бы заказал выходные трансформаторы на Алиэкспресс. Они хороши тем, что их вторичные обмотки имеют отводы для подключения как колонок с сопротивлением 4 так и 8 Ом. И в любом случае усилитель с таким трансформатором будет работать в режиме, близком к идеальному.

Схема блока питания двухтактного усилителя на Гу-50

    Примечание редакции: Рекомендуем
2 варианта исполне­ния выходного трансформатора. Первый вариант на
железе ОСМ-0,25: ШЛ32х50, габарит намотки 68×15. Первичная обмотка:
провод 0,25 по меди, в изоляции 0,3 мм, секция 225 витков. Намотка
по слоям 2-4-4-ср. точка-4-4-2, по виткам
450+900+900-ср.точка-900+900+450, всего витков 2×2250, соединение
секций последовательное. Вторичная обмотка для нагрузки 8 Ом — 110
витков, провод 0,53-0,55 по меди, в изоляции 0,6 мм. 5 секций по 110
витков в один слой мотаются между секциями первичной обмотки,
соединение секций параллельное. Прокладки: калька или бумага для
выпеч­ки 0,05 мм межслойная 1 слой, межсек­ционная 2 слоя. Пропитка
в смеси пара­фин-воск для устранения дребезга вит­ков и
магнитострикции железа. Второй вариант — на железе от
унифицированно­го ТС-180. Первичная обмотка: провод 0,3, в изоляции
0,34 мм, 2×2000 витков, 4 секции по 500 витков на каждой катушке, в
секции два слоя по 250 витков. Соединение секций по Z. Вторичная
обмот­ка для нагрузки 8 Ом: 100 витков в один слой провод 0,75, по
изоляции 0,82 мм, 6 секций между секциями первичной об­мотки, по три
секции на каждой катушке, соединены параллельно. Между слоями калька
или бумага для выпечки 0,05 мм, между секциями тоже в 2-3 слоя.
Пропитка в смеси парафин-воск для устранения дребезга витков и
магнитострикции железа. Ультралинейный отвод для подключения
экранирующих сеток пентодов делать от первых секций первичной
обмот­ки, считая от средней точки.

Настройка напряжения смещения и анодного напряжения для драйвера

   Настройка моноблока делается в режиме молчания по рекомендациям Манакова. Само собой, ко вторичной обмотке транса должна быть подключена активная нагрузка в виде проволочного резистора 4-8 Ом достаточной мощности (5-10 Вт).

   Далее настраивается входной каскад установкой напряжения 1.8…2 вольта на катодах драйвера 6н9с. Для этого нужно подобрать сопротивление резистора R4.

   Затем производим регулировку напряжение смещения для выходного каскада. С помощью переменных резисторов R10 и R12 устанавливаем на катодах выходных ламп напряжение 0,035…0,04 вольта. После чего подаем на сетку первого триода V1 сигнал с частотой около 3 кГц и напряжением 0,5 вольта. Регулируя переменный резистор R7, выставляем одинаковое переменное напряжение на анодах V1.

   После настройки усилитель продемонстрировал замечательное качество звучания и полное отсутствие посторонних шумов. Данный двухтакт выдает насыщенный и прозрачный звук с замечательными низами. Триодная схема включения может обеспечить приемлемую громкость для небольшой комнаты 4×4 метра. Самое главное, такой воздушный звук хочется слушать бесконечно, а громкость здесь отходит на второй план.

Таблицы параметров лампы

Номинальные характеристики лампы ГУ50

Максимально допустимые параметры лампы ГУ50

Особенное место нашлось для лампы в производстве звукоусиливающей аппаратуры. В интернете размещено огромное количество всевозможных схем усилителей мощности звука, где в выходном каскаде установлен именно этот лучевой пентод. В этой статье предложена к повторению конструкция однотактного усилителя, оконечный каскад, которого выполнен на лампе ГУ-50.

Данная схема лампового усилителя на ГУ-50 может быть не всем и понравится. Так как радиолюбители есть разные и кто-то из них возможно посчитает мощность на выходе в 10 Вт просто издевательской. Тем не менее, для усилителя такого класса эта мощность считается очень даже неплохой. На самом деле, даже в не большом помещении, используя только половину уровня громкости, аппарат выдает очень громкий звук.

Я выбрал советские лампы и китайскую сборку

Самый простой ламповый усилитель собирается на советских лампах типа 6ж«Х», где Х — цифра от 1 до 12. В зависимости от конкретной цифры, меняется звучание готового устройства и некоторые условия настройки, не критичные для готового изделия.

Преимущество этой схемы — невероятная простота и возможность отказаться от громоздкого трансформатора — лампы этого типа можно питать не переменным, а постоянным током! Вот с этого и начинается «дешево и сердито».

К тому же, лампы этого типа до сих пор выпускаются (завод восстановлен американским бизнесменом). Да и раньше были очень распространены: на любом рынке их можно покупать десятками. Кроме того, их можно заменить на не менее распространенные E180F или 6688. Китайские производители выпускают на базе этих ламп множество готовых аудиорешений различного назначения.