Лампово-транзисторный унч для наушников и колонок (6н23п)

↑ Конструкция выходного звукового трансформатора

Трансформатор намотан на ПЛ железе. Толщина навивки ленты — 20 мм, ширина ленты — 30 мм. Размеры окна 60 мм на 20 мм. Первичные обмотки намотаны проводом диаметром 0,17 мм, вторичные — 0,5 мм. Транформатор состоит из двух одинаковых катушек, порядок намотки на каждой катушке следующий: _______ каркас _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ 90 вит Ø 0.5 Секция А _______ бумага _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ 45 вит 2 x Ø 0.5 (мотать в два провода) Секция Б _______ бумага _______ бумага _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ 90 вит Ø 0.5 Секция В _______ бумага _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ бумага _______ Картон с выводными ламелями _______ лакоткань Всего первичная обмотка получается 2×2000 витков. В качестве межобмоточной изоляции использовалась обычная упаковочная бумага. Она оказалась довольно плотной и жесткой. При работе на нагрузки 4 и 16 Ом используются секции А, В, а на 8 омную нагрузку секции А, В и Б Порядок соединений секций первичной и вторичной обмоток показан на следующем рисунке.

Соединение секций выходного трансформатора

Слева приведена схема соединений секций первичной обмотки, справа — вторичной для 8 омной нагрузки. Н1а, К1а — начало и конец первой секции первичной обмотки на одной катушке, Н1b, К1 b, — начало и конец первой секции первичной обмотки на второй катушке. Для вторичных обмоток — 1а и 3а соответсвенно секции А и В. А 2а — секция Б.

↑ РЕЗУЛЬТАТЫ

Порадовали. Учитывая ограниченность наших жилищных пространств, а главное — финансовых средств в приобретении (или самостоятельном изготовлении) хорошей акустики. Данный агрегат довольно деликатно вмешивается в музыкальный материал и позволяет в существенной мере оживить звучание недорогих колонок. В процессе прослушивания разнообразных музыкальных жанров на различных АС, в разных помещениях (квартирах), с разными усилителями (как ламповыми так и транзисторными) и источниками сигнала, удавалось добиться вполне комфортного звучания всего тракта, выбрать уровень «мясистости» и «звонкости» , — да простят меня профессионалы, в соответствии со своими слуховыми пристрастиями. Справедливости ради надо сказать, что созданный девайс оказался в общем-то лишним звеном при совместной работе с ламповым SE УМЗЧ мощностью 2 х 7 ватт на лампах ГУ-50, собранным автором по мотивам схемы уважаемого МАИ:

Практические схемы ламповых усилителей на трансформаторах ТН

Схема 1. Двухламповый усилитель на триод-пентодах 6Ф3П или 6Ф5П.

Схема классическая и в подробном описании физики ее работы не нуждается.

В качестве предварительного каскада усиления и фазоинвертора используется дифференциальный каскад. Ток анода каждого триода 1,45 мА. При этом коэффициент усиления каскада от входа до каждого выхода составляет 25. Чувствительность усилителя со входа, при максимальной выходной мощности — 0,45 вольта эффективного значения.

Выходной каскад усилителя работает с автоматическим смещением в режиме класса АВ. Баланс токов выходных ламп устанавливается за счет небольшого (плюс/минус 1,5 вольта) изменения их сеточных смещений.

Блок питания выполнен на базе стандартных трансформаторов ТАН с мостовым полупроводниковым выпрямителем и классическим П-образным C-L-C фильтром. Для низковольтных «токовых» ламп использование в выпрямителе полупроводниковых диодов вместо кенотронов предпочтительнее.

Поскольку схемы и предварительного и выходного каскада симметричные, отпадает необходимость в положительном смещении цепи накала относительно катода для уменьшения фона. Однако, при желании еще более уменьшить фон, такое смещение можно организовать введя в схему дополнительный резистор номиналом 300 килоом и мощностью 0,5 ватта, соединяющий цепь накала ламп с точкой анодного питания предварительного каскада (+ 210 v). Тогда, с имеющимся резистором 100 килоом, заземляющим потенциал цепи накала, будет образован делитель напряжения, и потенциал цепи накала ламп составит + 52 вольта. Таким образом, паразитный диод накал-катод, через который переменная составляющая тока фона попадает в катодную цепь лампы, будет заперт в предварительном каскаде смещением минус 32 вольта, а в выходном — минус 36 вольт.

Параметры усилителя по этой схеме приведены в первых двух строчках таблицы 4.

Замена 6Ф3П на 6Ф5П не приведет к изменению схемы, разве, что, придется перепаять разводку панелек и включение обмоток выходного трансформатора. Возможно, также, в этой схеме применить и «одиночные» пентоды 6П18П, 6П43П, а дифференциальный каскад фазоинвертора выполнить на двойном триоде 6Н23П. Такая схема показана на следующем рисунке. Здесь использована другая серия питающих трансформаторов и на предварительный каскад для лучшей линейности задано в два раза большее напряжение анодного питания.

Схема 2. Трехламповый усилитель на 6Н23П и 6П43П или 6П18П.

Схема полностью аналогична предыдущей, с той лишь разницей, что предварительный дифференциальный каскад выполнен на двойном триоде 6Н23П. Ток анода каждого триода составляет 6,25 мА. Коэффициент усиления такой схемы от входа и до каждого из парафазных выходов составляет 14. Соответственно, чувствительность усилителя со входа, при максимальной выходной мощности — 0,8 вольта эффективного значения.

При желании подать на усилители по Схемам 1 и 2 парафазный входной сигнал, необходимо инверсный сигнал подать на сетку второго триода через имеющийся в схеме конденсатор (0,47 мкФ) отсоединив его нижний по схеме вывод от общей шины. В этом случае чувствительность усилителя по каждому входу составит 2 х 0,4 вольта. В Схеме 1 чувствительность усилителя при парафазном сигнале составит 2 х 0.225 вольта.

Блок питания по составляющим элементам полностью аналогичен предыдущей схеме, однако, по физике своей работы отличается. Предварительный каскад питается повышенным напряжением + 370 вольт от мостового выпрямителя, чтобы обеспечить большую линейность усиления и лучшую симметрию схемы за счет большого значения резистора в общей катодной цепи и, соответственно, большого падения напряжения на нем (+ 70 вольт). Выходной каскад питается от двухполупериодного выпрямителя, образованного двумя диодами моста с заземленными анодами, а потенциал + 200 вольт снимается со средней точки анодной обмотки. Сглаживающий фильтр аналогичен предыдущей схеме.

Диапазон частот по половинной мощности (0,707 по напряжению) от 40 Гц до 25 КГц. Чувствительность усилителя при максимальной выходной мощности — 0,25 . 0,3 вольта. Изменяемые параметры усилителей по схемам 1 и 2 сведены в таблицу 4.

Схема 3. Двухтактный УНЧ на «телевизионных» лампах.

Предварительный усилитель в этой схеме выполнен двухкаскадным. Режим первого каскада усиления на триодной части 6Ф1П выбран близким к типовому с анодным током 10 мА при напряжении на аноде 93 вольта. Коэффициент усиления каскада 7.

↑ Схема преампа

Итак на входе — четыре двойных геркона, китайского производства, типа TRR-2A-05-D-00 в корпусе DIP, с двумя группами контактов.

Они выбраны благодаря своей доступности и сравнительной дешевизне. Получаем, с одной стороны, надежный герметичный (т.е. не подверженный окислению) контакт, с другой стороны — малую мощность переключения, — всего 5 Вольт питания при 140-омной управляющей катушке. То есть можно использовать выпрямленное напряжение накальной обмотки силового трансформатора для коммутации источников сигнала и индикации

Ну и что тоже немаловажно — всего один подводящий экранированный проводок, соединяющий коммутатор со входом предусилителя

Далее идет тонкомпенсированный (в «меру») регулятор громкости на резисторе 50к с логарифмической зависимостью от угла поворота оси. Их в самой конструкции 2-е штуки, громкость, как и обещано, регулируем раздельно по каналам.

В принципе, я думаю, что сама схема в особых комментариях не нуждается. Хочу отметить, что реализованный на лампе 6Н23П повторитель Уайта способен работать на весьма низкоомную нагрузку, ну, например, головные телефоны сопротивлением 30 ом и даже меньше. А сам пассивный темброблок Баксандала рассчитан по программе Е. А. Москатова. Программа очень удобна и функциональна, проста в использовании и позволяет получить быстрый результат в расчете величин резисторов и конденсаторов на основании имеющихся в наличии радиолюбителя потенциометров.

Заканчивая со схемой самого предусилителя, упомяну, что стоящий на выходе классический УН на той-же 6Н23П имеет ток покоя около 10 мА, выходное сопротивление порядка 2.5 кОм и позволяет настойчивым экспериментаторам и любителям не только покрутить разные ручки, но и подогнать под нужное звучание «заветный» компонент аудиотракта, поигравшись вволю с различными межблочными кабелями.

↑ Кратко о блоке питания

Использован силовой трансформатор ТАН-1 127/220-50.Анодное напряжение получено путем схемы удвоения и никаких характерных особенностей не имеет. Напряжение накала стабилизировано, от него же запитаны герконы и цепи индикации включенного источника сигнала, а также цепь задержки включения высокого напряжения (приблизительно на 40 сек.), собранная на регулируемом стабилитроне SR1, транзисторе Т2, реле RL1 (РЭС-48 паспорт РС 4.590.204, 6 Вольт, 42 ом) и времязадающих элементах R5C9. Для нормальной работы схемы задержки, конденсатор С9 должен быть с малым током утечки, здесь он составлен из двух, включенных параллельно танталовых электролитов еще советского производства. Диод D13 — разрядный, позволяет быстро восстановить работоспособность схемы задержки после выключения питания.

Вместо обычно используемого способа подачи «поднимающего» потенциала в цепь накала ламп от резистивного делителя напряжения (для защиты от пробоя накал-катод и устранения фона), здесь применен часто используемый за рубежом способ соединения шины накала после стабилизатора на землю, через высоковольтный конденсатор С11.

Обмотки трансформатора питания скоммутированы соответствующим образом, чтобы получить нужные напряжения и токи. У стандартного ТАН-1, две накальные обмотки по 6.3 вольта соединены параллельно (что несколько маловато, но что поделаешь), для получения рабочего напряжения накала (6.1 в) использован транзистор (КТ819) с низким напряжением насыщения коллектор-эмиттер и коэффициентом усиления по току h21э около 80. На плате он установлен на небольшой радиатор, под который предусмотрены крепежные отверстия.

↑ Селектор входов

Переключатель-селектор входов можно использовать практически любой, ну, например, галетный. Он не влияет на прохождение звукового сигнала, а лишь коммутирует соответствующие катушки герконов и цепи индикации включения выбранного источника. У меня под рукой оказался какой-то 2-х секционный импортный галетник, на 5-ть позиций, т. к. количество входов равно четырем, то 5-е пары контактов не используются. Индикаторные светодиоды выбраны синего цвета, диаметром 3 мм и хорошо вписываются в «интерьер». На их месте могут работать практически любые светодиоды, в том числе и лампочки накаливания, — кому что нравится.

Технический характеристики усилителя:

Полоса частот (при неравномерности 1дБ) 10 Гц — 100 кГц Полоса частот (при неравномерности 0,1дБ) 20 Гц — 50 кГц Активная коррекция (см. описание) + 3 дБ на 50 Гц Время нарастания <2 мксек Искажения <0,1% при амплитуде сигнала 1 В в полосе 100 Гц — 10 кГц (на частоте 1 кГц типичное значение 0,03%) Максимальный выходной сигнал ~30 В при искажениях до 2% (THD) Глубина обратной связи — 18 дБ Соотношение сигнал / шум> 90 дБ Входное сопротивление 50 кОм Выходное сопротивление непосредственно усилителя — 5кОм Выходное сопротивление схемы — потенциометр 100K с логарифмической характеристикой Разделение каналов > 50 дБ Входы — RCA Питание: 6V — 400 мА / 320 В постоянного тока — 7 мА Размеры 135 х 100 х 30 мм

Благодаря довольно компактным размерам, блок может быть встроен в шасси готового усилителя или использоваться как самостоятельное устройство (с внешним блоком питания).

На рисунке 1 показан принцип работы каскада усиления.

Часть выходного сигнала подается обратно — на вход, в противофазе, для жесткого контроля коэффициента усиления схемы. Таким образом, отрицательная обратная связь глубиной 18 дБ снижает общий коэффициент усиления с +34 дБ до +16 дБ при одновременном снижении собственных искажений каскада. Из-за уменьшения влияния RC-цепи обратной связи (C11, R31) на низких частотах, усиление схемы в этом диапазоне возрастает. При указанных значениях в 220 кОм и 3,3 нФ обеспечиваются прирост усиления на 3 дБ для частот ниже 100 Гц.(см. далее по тексту)

Предварительный усилитель реализован на пентоде 6Ж32П, который разрабатывался специально для применения во входных каскадах магнитофонов и отличается низким микрофонным эффектом и высокой линейностью.

Характеристика лампы имеет отличную линейность при напряжении смещения -3 В, и анодном напряжении от 50 В постоянного тока, напряжение на второй сетке 180В, на третьей — 0 В (характеристика выделена красным):

(Увеличение по клику)

Разновидности

По типу элемента усиления

1. Ламповые.

Схемотехника базируется на использовании мощных радиоламп.

Основные преимущества:

• качественный мягкий звук на высоких и средних частотах;
• мало сторонних шумов;
• без «шипения» при плавном ограничении сигнала при перегрузе;
• редкие случаи коротких замыканий;
• простая схема с применением небольшого количества радиодеталей;
• хорошая ремонтопригодность.

В то же время недостатком становятся сложности при поисках полноценной замены вышедших из строя элементов.

2. Транзисторные.

Схемотехника основывается на использовании транзисторов, небольших микросхем или интегральных микропроцессоров.

• Основные преимущества:
• более высокая мощность;
• насыщенность воспроизведения на низких частотах;
• компактность;
• минималистичный дизайн;
• ремонтопригодность.

В качестве недостатка считается сложность устройства, требующая обращения к специалистам в случае неисправности.

3. Гибридные.

Усиление мощности выполняется путём комбинации ламповых и полупроводниковых схем. Такие модели сочетают в себе их преимущества с минимизацией общих недостатков. Обычно лампы ставятся в предусилителе, а полупроводники в оконечные каскады перед выводом на акустику.

По количеству каналов

1. Моно – для усиления по одному каналу. Как правило, присутствует в сабвуферах при обработке басов или в высококлассной аппаратуре.
2. Стерео – для применения в стереосистеме.
3. Многоканальные – для извлечения объёмного звучания. Для домашних кинотеатров обычно выпускаются модели с шестью каналами. Трёх- и пятиканальные варианты встречаются редко.

По типу сигнала

1. Аналоговые – работают только с аналоговыми источниками. При подключении цифрового устройства требуется соответствующий преобразователь. Качество звука нередко превосходит цифровые модели, однако возможности и функционал несколько слабее.
2. Цифровые – работают с цифровыми источниками. Перед выводом на акустику требуется преобразование в аналоговый вид. Модели более экономичные с отличными показателями сигнал/шум. Установка процессоров DSP позволяет корректировать акустику и получать различные другие полезных опции.

По классу

1. «А» – класс.

Однотактная схема с одним элементом (транзистором или лампой) для усиления обеих полуволн синусоидальной формы сигнала (положительной и отрицательной). Такая схема позволяет избежать необходимости их точной состыковки из двух различных элементов, что характерно для класса «АВ». Несмотря на высокое качество звучания, они довольно сильно греются, а мощность гораздо меньше.

2. «В» – класс.

Схема усиления только для одного полупериода: положительного (лампы, полупроводники-npn) или отрицательного (транзисторы-pnp).

3. «АВ» – класс.

Двухтактная схема с усилением положительных и отрицательных полуволн разными элементами. По сравнению с девайсами «А» у них в два раза больше мощность, они меньше выделяют тепла, а при работе имеют больше КПД и более экономичные. Однако при неудачном конструировании возможно искажения по причине неточности состыковки элементов, которые отвечают за усиление разных полуволн.

По размещению блока питания

1. Внутри общего корпуса вместе со всеми функциональными блоками.
2. В отдельном корпусе для уменьшения дополнительных помех из-за отрицательного влияния электромагнитного поля и вибрации трансформатора.

↑ Распилы и материалы АС

Распил заказан в мебельном салоне. Передняя панель из ламинированного МДФ 16 мм, всё остальное ДСП 16 мм. Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Жёсткость конструкции очень высокая за счёт малой ширины «фронта» и многочисленных перегородок внутри. Всё свинчено мебельными евро-шурупами, с посадкой на силиконовый герметик.

От демпфирования внутренних поверхностей и наполнения «кармана» пред-рупорной камеры звукопоглотителем отказался, чтобы не превращать энергию звуковой волны в тепло и не делать звучание «ватным».

Особенности первой версии моего усилителя. Почему я отказался от параллельного включения выходных ламп

Параллельное соединение ламп в выходном каскаде действительно несколько увеличило выходную мощность. Но в последствии я от этого отказался, так как в случае со стерео усилителем одной лампы на выходе каждого канала оказалось вполне достаточно, но при этом усилитель потребляет в 2 раза меньшую мощность и меньше нагревается силовой трансформатор. Так как я уже установил на шасси 4 панельки под выходные лампы, я решил перепаять две крайнее панельки под цоколевку ламп 6П14П.

Теперь в усилителе можно использовать либо 2 лампы 6П1П, либо две 6П14П, в зависимости от того, какие ламы у вас есть. Усилитель прекрасно работает с пентодами 6П14П. Может быть даже лучше, так как выходные трансформаторы изначально рассчитаны на лампы 6П14П. Проблема в том, что нельзя просто вставить 6П14П вместо 6П1П в панельку, так как у ламп не совпадает цоколевка. Кроме того, тетроды 6П1П хорошо работают с фиксированным смещением, тогда как пентоды 6П14П рекомендуется использовать в схеме с автоматическим смещением. Сейчас на шасси усилителя есть две дополнительных панельки под 6П14П, и я могу использовать любые лампы по моему выбору и оценить разницу в звуке., и те. При этом в случае использования 6П1П они работают с фиксированным смещением, а если установить 6П14П они будут работать с автоматическим. Это реализовано просто разной распайкой панелек под лампы.

Если вы захотите повторить данный усилитель, вам совершенно не обязательно мудрить с разными типами ламп. Вы можете сделать усилитель либо под 6П14П (EL84) либо под 6П1П. И даже не нужно делать дополнительный стабилизатор напряжения для фиксированного смещения 6П1П — эти лампы прекрасно работают и с автоматическим смещением. Можно сильно упростить усилитель если использовать автоматическое смещение также и в случае использования 6П1П. Фиксированное смещение — это моя прихоть в данном усилителе.

Также возможно имеет смысл сразу сделать этот усилитель именно под лампы 6П14П, так как эти лампы сейчас более доступны. особенно их зарубежный аналог EL84. Их можно легко заказать в Китае на Алиэкспресс. Схему изменений в для 6П14П я помещу далее в статье.

Лампа EL84 с Алиэкспресс (полный аналог советской 6П14П)

↑ Выбор схемных решений

Опираясь на многочисленный опыт старших товарищей по ламповому цеху, было принято решение взять за основу известную схему уважаемого Анатолия Иосифовича Манакова (ака Гэгэн) и быстренько набросать макет. Тут возникли некоторые вопросы. Дело в том, что с разными источниками сигнала (а то были и СД, в том числе выпушенные в прошлом веке, и ДВД, и ставшие классическими японские кассетные деки 70-х годов прошлого столетия, и даже выход с аудиокарты ПК) — каскад звучал по-разному. С современными источниками сигнала все было хорошо, а вот с некоторыми заслуженными ветеранами многоуважаемых зарубежных фирм он был не совсем в согласии (дабы не обидеть любителей известных брендов и не бросить тень на заслуженных импортных производителей, называть их имена мы не будем). На слух отмечалась некоторая потеря динамического диапазона и зажатость общей аудиосцены.

После анализа ситуации, был сделан вывод о том, что не все выходные каскады источников сигнала, даже с низким выходным сопротивлением, способны работать на довольно сложную комплексную нагрузку, которую представляет из себя пассивный мостовой регулятор тембра Баксандала, особенно те, которые имеют изначально малый ток покоя, и, возможно, низкую нагрузочную способность. Справедливости ради надо сказать, что номиналы переменных резисторов были уменьшены до 100к (по оригинальной схеме МАИ 200…220к), просто потому, что такие имелись в наличии.

Итак, нужен буферный каскад, с хорошей нагрузочной способностью, низким выходным сопротивлением, током покоя не менее 8-10 мА, обладающий хорошей импульсной характеристикой и низкими гармоническими искажениями. Лампу берем такую-же, как в исходной схеме, 6Н23П. Несмотря на большое количество споров вокруг ее применения в аудиотехнике, считаю, что ее использование вполне оправдано во многих практических случаях, в том числе и в этом конкретно.

На лампах не экономим, учитывая ее дешевизну и доступность, на входе ставим повторитель Уайта, по одной лампе на вход каждого канала, на выход — усилитель напряжения, итого три двойных триода 6Н23П, недорого и сердито.

↑ Почему повторитель Уайта?

1) В отличие от обычного катодного повторителя с коэффициентом передачи около 0.7…0.8, здесь мы имеем уже 0.96 и возможность получить общий коэффициент передачи около 1.0 (затухание в пассивном РТ компенсирует выходной каскад УН). 2) За счет наличия положительной ОС в повторителе Уайта, имеем пониженное выходное сопротивление по сравнению с простым катодным повторителем.

3) При «оптимизированной» величине положительной ОС получаем небольшой коэффициент гармоник и «живое» натуральное звучание. Опять же, ничего нового не придумываем, все уже давно придумано и оптимизировано известными аудио-гуру, такими как Джон Бруски и его сподвижниками, повторившими неоднократно эту конструкцию.

↑ Тонкомпенсация

Ну, а как быть с тонкомпенсацией? Тем более в «меру»? Опять же обращаемся к классике, «Железный Шихман». Этот рисунок можно обнаружить не на одном десятке отечественных и зарубежных сайтов. Смотрим:

Этот регулятор громкости на резисторе с одним отводом решено поставить на вход после коммутатора. Вообще-то нагрузка тоже «не сахар», надо проверить, как она поведет себя после всего уже на опробованных источниках сигнала. Оказалось, что вполне прилично, поэтому заканчиваем макетирование, рисуем схему.