Содержание / Contents
- 1 Выбор схемных решений 1.1 Почему повторитель Уайта?
- 1.2 Тонкомпенсация
2 Схема преампа
- 2.1 Кратко о блоке питания
2.2 Селектор входов
3 Полученные характеристики
4 Конструкция
5 Вид на компоновку
6 Выбор деталей
7 Результаты
8 Дополнения
9 Файлы
10 Полезные ссылки
Когда мой хороший друг, замечательный спортсмен, меломан и жизнелюб попросил соорудить ему предусилитель для домашнего стереокомплекса, то ТЗ (техническое задание, понимаешь) звучало следующим образом: — чтоб обязательно ламповый; — чтоб была тонкомпенсация, но в меру; — чтоб НЧ и ВЧ можно было крутить «по полной»; — чтоб завести на него не менее 4-х источников сигнала; — чтоб регулировать громкость раздельно по каналам; — чтоб можно было «поиграться» межблочным кабелем от преда к УМЗЧ; — ну и чтоб дизайн «кирпичиком» (такой, понимаешь, компьютерный хай-тек), ну и лампы спрятать, а то кругом и так пыли полно.Вот такие исходные параметры. Крутите, Шура, крутите!
Принцип работы
Все вышеупомянутые типы ламп в том или ином виде нашли применение в аудиотехнике. При этом пытливые умы аудиоинженеров постоянно искали пути наиболее эффективного их использования. Довольно быстро они пришли к выводу, что место включения экранирующей сетки пентода в схему усилителя — это инструмент, с помощью которого можно принципиально изменить режим его работы. При подключении сетки к катоду мы имеем классический пентодный режим, если же переключить сетку на анод — пентод начинает работать в режиме триода. Это позволяет объединить два типа усилителя в одном с возможностью смены режима с помощью простого переключателя.
Так работает тетрод
Но и этим дело не ограничилось. В 1951 году американские инженеры Дэвид Хафлер и Харберт Керос предложили подключать сетку пентода совершенно иным способом: к промежуточным отводам первичной обмотки выходного трансформатора. Такое подключение является чем-то средним между чистым триодным и чистым пентодным включением, давая возможность комбинировать свойства обоих режимов.
Таким образом, с режимами ламп произошла та же история, что и с классами усиления, когда вслед за «чистыми» классами А и В появился комбинированный класс АВ, сочетающий сильные стороны двух предыдущих.
Обозначение разных типов ламп по ГОСТу
В том, что касается сочетания режимов работы ламп и классов усиления, они могут комбинироваться произвольным образом, что приводит к изрядной путанице и даже жарким спорам в рядах неофитов. Не добавляет ясности и тот факт, что разработчики ламповых усилителей в большинстве случаев указывают не класс усилителя, а принцип схемотехники: однотактный — SE (Single Ended) или двухтактный — PP (Push-Pull). В итоге, пентоды и тетроды нередко ассоциируют исключительно с классом АВ и двухтактной схемой в целом, а триод, напротив, считают синонимом класса А и сугубо однотактного включения. На самом же деле, ни что не препятствует переключить усилитель, работающий в классе А, в пентодный или ультралинейный режим, а на паре триодов можно собрать двухтактный усилитель, работающий в классе В или АВ.
Предпосылкой к неверным ассоциациям является частота использования тех или иных режимов в различных классах усиления. Триоды чаще используют в однотактных схемах и классе А. В свою очередь, пентоды и тетроды лучше подходят для работы в двухтактных схемах, хотя переключение их в триодный режим — реальная опция, встречающаяся на усилителях, работающих в классе АВ, и не имеющая ровным счетом никакого отношения к классу А.
Хочу собрать ламповый усилитель своими руками: с чего начать и куда двигаться?
Но ведь усилитель «который обеспечит чистоту звука, высокую детализацию средних и высоких частот и распределение источников звука по панораме, чтобы создавалось ощущение, что кто-то играет на реальном инструменте сидя рядом с тобой в комнате» может быть не обязательно ламповый. И нет никаких гарантий, что ламповый усилитель, на изготовление который вы потратите свое время, силы и средства и далеко не факт, что сразу получится то, что надо и будет устраивать вас по звуку. Мне кажется лучше послушать готовые и выбрать устраивающий вас по звуку. Когда я был моложе, я мог позволить себе потратить год на изготовление усилителя: поиск железа и намотку трансформаторов (выходной перематывал трижды — есть нюансы), изготовление самой конструкции, а сейчас нет. Жизнь коротка, лучше я потрачу время на прослушивание музыки и просмотр фильмов. Я считаю, что ламповый усилитель — это не про звук, а про легенду. Характерная окраска звука, которую дают на 1-2 порядка большие гармонические и интермодуляционные искажения чем у современных транзисторных и ослабление четных гармоник высших частот, которое дает выходной трансформатор — фильтр низких частот. Высокий уровень фона, низкий КПД лампы, как следствие низкая выходная мощность и сильный нагрев и большое энергопотребление, со временем за счет потери эмиссии лампы уменьшают крутизну ВАХ, приводящую к уменьшению ее усиления и это неизбежно потребует замены ламп — это только основные недостатки лампы. Пришлось обслуживать профессиональную ламповую аппаратуру — это самая худшая техника, которую я видел в своей жизни. Проверял новые лампы на измерителе ламп: у них огромный разброс характеристик. Для того чтобы в двухтактный усилитель подобрать примерно 6 одинаковых ламп ( по 3 параллельно в каждом плече двухтактника ) пришлось ламп закупать в 3 раза больше чем необходимо на замену отработавших, остальные на выброс. При потере эмиссии раньше нормированного срока — ни одна лампа не отрабатывала заложенный в ее паспорте срок, пришлось их менять чаще — еще большее количество закупок ламп, всего в обслуживании было 24 аппарата — постоянные проблемы с лампами. В общем когда 23 года назад я заменил все из них на транзисторные — все мои проблемы исчезли: параметры никуда не уходят, 20 лет держатся как у новых при наладке, за эти годы от грозы в одном из устройств пробило пару транзисторов: их минутная перепайка, проверка параметров — даже подстройки характеристик не потребовалось — все как у нового устройства. В общем лампы — это зло.
↑ Выбор деталей
Конструкция не содержит никаких супер аудиофильских деталей, все резисторы — типа МЛТ, рассчитанные на соответствующую мощность, конденсаторы — пленочные, типов К73-9, К73-11, К73-17, также на соответствующие напряжения. Электролиты производства Тайвань, аналогичны нашим К50-35 на напряжение 400 в. Транзисторы в блоке питания можно применять практически любые, подходящие по параметрам указанным на схеме, выбор их не критичен. Диоды в анодном питании — любые фасты на 600 в и ток не менее 1 А, а в выпрямителе накала — можно применить любую диодную сборку на ток не менее 3 А и напряжение 50 в. Дроссель на 0.5 мГн — от старого немецкого телефона, можно поставить любой другой или заменить его резистором величиной в сотню Ом (1 ватт).
Силовой трансформатор ТАН-1 также был выбран потому, что оказался в старых запасниках. Он закреплен на среднюю полочку через резиновый коврик и работает тихо, без гудения.
Для устранения ненужных вибраций и микрофонного эффекта, на днище блока приклеены четыре резиновых ножки от старого телефона при помощи двустороннего автомобильного скотча марки 3М.
↑ 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».
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)
↑ 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.
↑ Конструкция
Конструкция корпуса заказана на одном из заводов и состоит из 7-ми деталей (не считая декоративной накладки на переднюю панель), изготовленных методом лазерной резки. Детали из листовой стали толщиной 2 мм (передняя и задняя панели) и 1.5 мм — все остальные, с последующей покраской в черный матовый цвет. Декоративная накладка — из нержавейки толщиной 1 мм. Каждый вправе придумать свою собственную модель и воплотить ее в жизнь. Наверняка это выйдет дешевле.
«Кирпичик» получился похожим на этажерку — верхняя, нижняя и две боковых крышки, средняя панель, выполняющая основную несущую нагрузку, стянуты винтами в единый блок вместе с передней и задней панелью.
Регулятор громкости и регулятор тембра (на схеме выделены пунктирной линией) размещены на отдельной односторонней печатной плате:
установленной вертикально на 2-х 10 мм стойках —
с тыльной стороны передней панели:
Сами переменные резисторы имеют конструкцию под печатный монтаж —
Они устанавливаются с одной стороны печатной платы, все остальные элементы — с другой.
Плата коммутации с герконами:
размещена на задней стенке, вблизи входных RCA разъемов, также на 2-х 10 мм стойках, применяемых для крепления печатных плат. Плата двусторонняя, с одной стороны — печатные дорожки, — с другой — экран с раззенкованными под ножки отверстиями. Сами герконы — с двумя группами контактов, китайского происхождения (куда уж без них), как уже упоминалось типа TRR-2A-05-D-00 в корпусе DIP.
Кремниевые маломощные диоды, гасящие самоиндукцию, крепятся пайкой прямо к соответствующим ногам герконов. Обе платы закрыты сверху экраном также из фольгированного стеклотекстолита. Все они соединены с нулевой шиной.
Блок питания также собран на печатной плате установленной вертикально на средней полочке при помощи алюминиевого уголка, под ней смонтирован силовой трансформатор ТАН-1 127/220-50.
Стандартная силовая евророзетка с предохранителем внутри установлена внизу задней стенки. Сами лампы также размещены на средней полке и вся соответствующая им «обвязка» смонтирована объемным монтажом на ламповых панельках и вспомогательных монтажных лепестках, размещенных рядом с ними.
Соединения анодного питания и накалов ламп выполнены витыми медными парами одножильных проводов 5-й категории диаметром 0.53 мм, которыми прокладываются компьютерные сети. Их длина должна быть минимальна, по получившемуся конструктиву.
Экранированный кабель, соединяющий выход коммутатора со входом регулятора громкости — высокого качества марки FURUTECH. Соединение сигнальных цепей РГ и РТ с печатных плат на входные лампы выполнены экранированными проводами, используемыми для инсталляции аудиооборудования фирмы CLARION. Их длина также должна быть по возможности минимальной.
↑ А теперь неожиданный бонус, выросший из нашей удачной универсальной концепции
Для драйвера на 6Н9С (Uc1 = -3,5 В, Ia = 0,75+0,75 = 1,5 мА) сделал переходники из ламповых панелей и цоколей + два резистора. Устанавливается вместо6Ж8 . Послушал, результат ожидаемый: звучит!
Вместо6Ж8 пробовал6Ж4 (прямым «перетыком»), разница почти не ощутима, но требуется отбор ламп по максимальному (и одинаковому) току анода.
Александр (aleks8845
) подкинул мысль и два дросселя большой индуктивности на т.н. «нано-ториках». Я домотал сверху «первички» для Ктр = 10, разломал две ненужные лампы, на цоколях соорудил «нано-лампо-трансформаторы», добавил два резистора, два конденсатора, два разъёма RCA и получил ещё две конфигурации для источников с собственным регулятором громкости: звуковая карта ПК, плеер с выходом на телефоны, ПК + ЦАП. Устанавливается эта штуковина вместо6Г2 . Получаем самый короткий тракт: повышающий трансформатор + выходная лампа.
Результат прослушивания с ЦАПа превзошёл все ожидания! Звучание динамичное, высокая детализация и прозрачность, никаких «окрасов». Рок, «противопоказанный» для однотактных усилителей, зазвучал убедительно и полноценно. Откуда взялся напор — непонятно (клиппинг наступает при 5 Ваттах мощности).
Вместо EL-34
опробованылампы КТ-88 и 6П3С , результат положительный. Не скажу, что звучание этих ламп с разницей в цене на порядок кардинально отличаются. НаКТ-88 с «нано-лампо-трансформатором» получаем всего 1,5-2 Ватта звука, но какого!
Итого ВОСЕМЬ+ конфигураций включения ламп в одной конструкции!
Спасибо за внимание! Спасибо Игорю (Datagor) за помощь в публикации статьи
