) усилитель мощности звука использует лампы выходного каскада, работающие в классе "А" , ультралинейное включение, и собран в виде моноблока - лампового усилителя. В схеме может быть использовано несколько различных ламп, в том числе KT77 / 6L6GC / KT88 с драйвером на 12SL7 . Вне зависимо от того, что за типы ламп используются для выхода - звук получается "бархатный" и изысканный.
В драйвере (предварительном усилителе звука) лампа работает в режиме динамической нагрузки - SRPP. Альтернативный драйвер можно сделать с применением 5751
. Не исключаются и другие варианты, такие как 12AU7
, 12AT7
и 12AX7
. Выходная мощность этой схемы может достигать 50 ватт.
Схема совсем простая, как для лампового УМЗЧ, но если вы не знакомы с ламповым оборудованием или не имеете опыта монтажа высоких напряжений, то это не совсем подходящий проект для дебюта . Для полного исключения взаимного влияния отдельных каналов (левого и правого), конструктивно всё выполнено как моноблоки - каждый с собственным блоком питания. С одной стороны такой вариант является более сложным и дорогостоящим, но и имеет свои преимущества.
На нижнем рисунке показан простейший . В блоке питания может быть использован обычный трансформатор, выпрямитель, фильтр. Обмотка накаливания 6 вольт и 4 ампера. Используя только 6,3 - вольтовые лампы, на накал соответственно снижается напряжение до вышеуказанного уровня.
Более чувствительные цепи схемы размещаются как можно дальше от силовых трансформаторов. Конденсаторы фильтра были приклеены к шасси. Использование земли в виде толстой большой голой медной проволоки хорошо зарекомендовало себя по минимизации гула, шума и возможности оптимизации контуров заземления. При правильном подключении всех элементов схемы, ток равен 1.25 деленное на значение резисторов. Таким образом, 10 Ом приведет к 0.125 амперам текущего тока (при использовании ламп KT88 надо 180 мА).
Настройка и испытания усилителя
Сразу предупреждаем, что есть смертельные напряжения в этой схеме, соблюдайте крайнюю осторожность при проведении каких-либо измерений. Вначале включите питание и проверьте напряжения. Должно быть 12 вольт постоянного тока между накалом 12SL7 и около 475 вольт на блоке конденсаторов фильтра. Вставьте лампы. Следите за возможными проблемами (внутри ламп пластины, светящиеся красным, искры, дым, шум и другие интересные вещи, которые указывают на плохие новости). Проверьте напряжение снова. Они должны быть в надлежащих диапазонах. Если они будут сильно отличаться, значит что-то подключено неправильно.
Если все ОК, выключите питание и прикрутите динамики на выход. Снова включите питание. Должно быть мало или вообще отсутствовать любых звуков (шум или шум). Если вы можете услышать лёгкое гудение на 10-20 см от АС, то, наверное, есть проблемы с монтажём (экраном, массой...).
Подайте на вход усилителя сигнал и посмотрите, что получится. Звук должен быть теплым и мягким, без заметных искажений. Теперь самое время сделать баланс тока на выходных лампах - подстроечным резистором на 25 Ом. Разрешите усилителю поработать по крайней мере 20 минут и проверьте настройки еще раз. Они, вероятно, немного изменились - подстройте. После окончательной сборки лучше накрыть горячие и опасные лампы защитной сеточкой (особенно если у вас есть домашние животные или дети). Приятного вам прослушивания!
В качестве силового трансформатора был выбран трансформатор МЕ–225 фирмы ISO Танго . Рис. 3. Трансформатор МЕ–225со следующими параметрами:Напряжение на первичной обмотке (действующее значение) U1 AC = 230VПаспортные напряжения на вторичных обмотках (действующие значения) U2 AC = 400V–360V–0–100V–360V–400V (для питания анодных цепей используются отводы 360V).
Номинальный ток анодной обмотки, протекающий через отвод 400V I2 AC = 0.225A.Паспортная мощность трансформатора (расчитанная по вторичным обмоткам):P2 = 2 x 5.0V х 3.3A + 6.3V х 3.3A + 10V x 3.3A + 400V x 0.225A = 177VAРасчёт потребляемой мощности анодных и накальных цепей Анодная обмотка ток покоя выходных ламп: 2 х 65мА = 130мА
ток покоя драйверной лампы: 27мА
ток покоя входного каскада: 3.8мА
ток делителя смещения (bias) накала " верхней" лампы входного каскада: 2.5мАСуммарный ток покоя (ток, протекающий через половину анодной обмотки трансформатора в течение полупериода): 130 + 27 + 3.8 + 2.5 = 163.3мА (164мА).Напряжение, приложенное к аноду кенотрона в течение полупериода: U2 AC = 360VМощность, потребляемая с анодной обмотки: 2 х I2 AC х U2 AC = 2 х 0.164 х 360 = 118VA.Накальные обмотки ток накала кенотрона GZ34: 1.9A (два кенотрона – 3.8А)
ток накала выходной лампы КТ88: 1.6А (две выходные лампы – 3.2А)
ток накала драйверной лампы EL38: 1.4А
ток накала входной лампы 6J5G: 0.3А (в расчёт принимается только одна "верхняя" лампа, поскольку накал "нижней" лампы запитывается от отдельного трансформатора)Суммарный ток накальных обмоток: 3.8А + 3.2А + 1.4А + 0.3А = 8.7А.Мощность, потребляемая с накальных обмоток: 5.0V х 3.8А + 6.3V x 3.2А + 6.3V x (1.4А + 0.3А) = 19 + 20.6 + 10.7 = 50.3VA.Суммарная потребляемая мощность со вторичных обмоток трансформатора: Р 2 = 118VA + 50.3VA = 168.3VA.Особенности подключения трансформатора Накальные обмотки 0–5V 3.3А запаралелены для питания накала 2х кенотронов.Обмотка 0–5.0V–6.3V 3.3A с отводом от 6.3V используется для питание накалов "верхней" лампы входного каскада и драйверной лампы. Нижний по схеме вывод этой обмотки подключен к делителю напряжения, так что половина анодного напряжения входного каскада (постоянное смещение) "поднимает" потенциал накала этих ламп с целью убрать разность потенциалов между катодами и нитями накала.Обмотка 0–6.3V–10.0V 3.3A с отводом от 6.3V используется для питания накалов выходных ламп.Поскольку к "нижней" лампе входного каскада не подводится постоянное смещение, то для питания накала "нижней" лампы, а так же схемы задержки подачи анодного напряжения, используется отдельный накальный трансформатор Т2 266JB6 от Хаммонда.Измеренное активное сопротивление одной половины анодной обмотки трансформатора = 41.3Ω (отвод 400V) или 37.2Ω (отвод 360V), второй половины – 43.3Ω (отвод 400V), или 39Ω (отвод 360V) можно считать среднее значение сопротивления половины анодной обмотки трансформатора R ТР2 = 42.3Ω (отвод 400V) или 38.1Ω (отвод 360V).Коэффициент трансформации (отношение числа витков первичной обмотки ко вторичной или отношение напряжения на первичной обмотке к напряжению на вторичной обмотке) для анодной обмотки 2 х 360V:n Р = U А / U2 АС = 230V / (2 х 360V) = 0.32.Измеренное сопротивление первичной обмотки трансформатора R ТР1 = 4.4Ω.Приведенное ко вторичной обмотке сопротивление трансформатора R ТР = R ТР2 + R ТР1 / n Р = 90Ω.
Работа выпрямителя на статическую нагрузку
При отсутствии входного звукового сигнала, для выпрямителя усилитель является статической нагрузкой с потребляемым от источника питания анодным током I Р = 164мА и накальным током I F = 8.7А.
Рис. 4.
Падение напряжения на анодной обмотке трансформатора.
Потребляемый статический ток I Р = 164мА, протекающий через половину анодной обмотки трансформатора с активным сопротивлением 90Ω / 2 приведёт к падению напряжения на ней, равному 0.164А х 45Ω = 7.4V. Поэтому напряжение U Р, подаваемое на анод кенотрона, будет равно U2 АС – 7.4V = 352V.Падение напряжения на кенотроне.
Предполагается использовать два запараллеленных кенотрона, поэтому через один диод будет протекать только половина тока, т.е. 164 мА / 2 = 82мА. Для лампы GZ34 определяется из паспортных данных (см. ) для тока 0.082А падение напряжения на одном диоде составит 13.5V.
Рис. 5.
Анодная характеристика кенотрона GZ34 (описание лампы (by Philips Data Handbook) взято с сайта frank.pocnet)Таким образом суммарное падение напряжения на активном сопротивлении половины анодной обмотки трансформатора и кенотронах ΔU = 8V + 13.5V = 21.5V.Прямое напряжение, приложенное к анодам кенотрона на холостом ходу выпрямителя U P0 = √2 х U2 AC = √2 х 360V = 509V. До этого напряжения должен зарядиться первый конденсатор фильтра при отсутствии нагрузки.Рабочее напряжение первого конденсатора фильтра должно быть примерно на 10% больше, чем расчётное напряжение, т.е. 509 + (509 х 0.1) = 560V (600V).Поскольку анодная обмотка и первый конденсатор фильтра включены по отношению к кенотрону последовательно, то в момент отрицательного полупериода напряжения, приложенного к аноду (кенотрон заперт), катод кенотрона находится под положительным напряжением первого конденсатора фильтра Uс. Таким образом, между анодом и катодом кенотрона появляется удвоенное амплитудное напряжение вторичной обмотки (Peak Inverse Voltage) Uобр = 2 х U P0 = 2 х 509 = 1018V.Амплитудное значение напряжения на катоде кенотрона:U К = √2 x (U2 AC – ΔU) = √2 x (360V – 21.5V) = 479V.Амплитуда пульсаций напряжения на конденсаторе С1 ёмкостью 47μF:U C1 ~ = Iвых / (2 x f C x C) = 0.164 / (2 x 50 x 47e –6) = 35V (p–p).Выпрямленное напряжение на конденсаторе U С1 = U К – U C1 ~/2 = 479 – 35/2 = 461V.При этом можно считать нагрузку выпрямителя активным сопротивлением R Н = Uвых / Iвых =
461 / 0.164 = 2811Ω. (с учётом активного сопротивления дросселя – 40Ω нагрузочное сопротивление выпрямителя станет равным 2851Ω).
Расчёт индуктивного фильтра (Блок "B")
Для дальнейшего снижения пульсаций использован индуктивный фильтр (см. рис 6), построенный на дросселе LC–3–350D фирмы ISO Танго со следующими параметрами:L = 3Гн.I НОМ = 350мА
I MAX = 450мА
R = 40Ω
Рис. 6.
Индуктивный фильтрПоскольку дроссель обладает активным сопротивлением, то напряжение на выходе фильтра (U C2) будет меньше входного напряжения (U С1) на величину I Р х 40Ω. Для статической нагрузки 164мА это падение составит 6.6V, таким образом напряжение на конденсаторе С2 при токе нагрузки 164мА составит 454.4V.Коэффициент фильтрации индуктивного фильтра К Ф = 4 х π
2 х f 2 x L x C2, гдеf – частота пульсаций фильтруемого напряжения (для двухполупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна 100Гц).
L – индуктивность дросселя, Гн.
С – ёмкость следующего за дросселем, конденсатора (С2), Ф.
показывает во сколько раз напряжение пульсаций на выходе фильтра меньше напряжения пульсаций на входе фильтра, т.е. К Ф = U C1 ~ / U C2 ~.Таким образом, для выбранного конденсатора С2 = 470μF, К Ф = 4 х π 2 х 100 2 x 3 x 470e –6 = 556.6 и напряжение пульсаций на выходе фильтра U C2 ~ = U C1 ~ / К Ф = 35 / 556.6 = 0.063Vp–p.Рабочее напряжение конденсатора на выходе дросселя в силу незначительного напряжения пульсаций, может быть выбрано примерно на 5% больше выходного напряжения фильтра = 454.4V + 0.05 х 454.4V = 477V (представляется возможным использование конденсатора со стандартным рабочим напряжением 550V).Дополнительная фильтрация пульсаций может быть достигнута фильтром - пробкой, состоящим из дросселя L1 и подключенного параллельно ему конденсатора С3. Если вход и выход дросселя фильтра шунтировать конденсатором, то получится паралельный резонансный контур (резонанс токов), имеющий для резонансной частоты максимальное сопротивление. Такой контур можно рассчитать для резонансной частоты 100 Гц исходя из следующего условия:Условие резонанса токов: Y C = Y L (где Y - проводимость) откуда ωC = 1/ωL, откуда ω = 1/√(LC). При том, что ω = 2π f, получаем f (100 Гц) = 1/(2π √(LC)). Для индуктивности дросселя 3 Гн значение шунтирующей ёмкости будет равным: C ш = 1/(L x (2 x π x f) 2) = 1/(3 x ((2π x 100) 2)) = 0.844μF (выбрано стандартное значение 0.82μF).Минимальное значение тока, протекающего через дроссель: I МИН = 2 x √2 x U C2 / (6 x π 2 x f x L) = 2 x √2 x 461V / (6 х π 2 х 100 x 3) = 73мА. Если величина потребляемого нагрузкой тока меньше этого минимально допустимого значения, то сглаживающий конденсатор, включенный после дросселя будет заряжаться импульсами напряжения до амплитудного значения напряжения на катоде кенотрона под нагрузкой (т.е. до 479V).
Расчёт гасящих резисторов для анодных напряжений каскадов усилителя (Блок "B")
Расчётное значение анодного напряжения выходного каскада усилителя U B1 = 452V при токе I B1 = 130мА.Заданное значение анодного напряжения драйверного каскада усилителя U B2 = 320V при токе I B3 = 27мА, таким образом, величина гасящего резистора будет равна (U B1 – U B2) / (27мА + 4мА + 3мА) = 3.9кΩ.Рассеиваемая мощность на этом резисторе будет равна (U B1 – U B2) х (27мА + 4мА + 3мА) = 4.5WЗаданное значение анодного напряжения входного каскада усилителя U B3 = 250V при токе I B3 = 4мА, таким образом, величина гасящего резистора будет равна (U B2 – U B3) / (4мА + 3мА) = 10кΩ.
Рассеиваемая мощность на этом резисторе будет равна (U B2 – U B3) х (4мА + 3мА) = 0.5WЗаданное значение тока через делитель напряжения смещения I = 3мА, поэтому величина общего сопротивления делителя будет равна U B3 / 3мА = 83кΩ.
Расчёт цепи задержки подачи анодного напряжения (Блок "С")
Постоянная времени цепи задержки τ = C x (R1 x R2 / (R1 + R2)).при значениях С = 100μF, R1 = 470кΩ, R2 = 680кΩ имеем τ = 28 секунд.Расчёт выпрямителя фиксированного сеточного смещения (Блок "D")
Диапазон изменения U BIAS = {–35 ... –70}V, т.е. падение напряжения на резисторе, регулирующем сеточное смещение, составит 30V.Входное переменное напряжение выпрямителя U ~ = 100V.Выпрямленное напряжение U = = √2 х 100V – U диода = 141V – 1.0V = 140V.Резистор фильтра выпрямленного напряжения R F = 10кΩ.Общий ток двух делителей I 0 = 6мА, поэтому падение на резисторе фильтра U R = 10кΩ x 6мА = 60V.Таким образом, напряжение, подаваемое на два делителя, U 0 = √2 x 100V – U диода – U R = 141 – 1.0 – 60 = 80V, а общее сопротивление одного делителя R = U 0 / (I 0 / 2) = 80V / 3мА = 27кΩ.Ток через каждый делитель I 1 = I 2 = 6мА / 2 = 3мA.Нижний по схеме резистор делителя выбирается из условия ограничения нижнего значения напряжения смещения –35V: 35V / 3мА = 11.7кΩ (используется стандартное значение 12кΩ, при этом нижнего значения напряжения смещения составит –36V).Потенциометер делителя должен обеспечивать изменение напряжения от 36V до 70V, поэтому падение напряжения на нём составит 70V – 36V = 34V, что при токе 3мА определит его сопротивление равным 34V / 3мА = 11.3кΩ. (использован потенциометр на 10кΩ, при этом диапазон регулировки напряжений сеточного смещения составил 10кΩ х 3мА = 30V).Верхний по схеме резистор делителя равен 27кΩ – (12кΩ + 10кΩ) = 5кΩ (выбрано стандартное значение 5.1кΩ).Мощность, рассеиваемая на сопротивлении фильтра R F составит 10кΩ х 6мА 2 = 0.36W.Расчёт выходного каскада
Поскольку выходной каскад включен по ультралинейной схеме на трансформатор с известными параметрами - XE-60-5 фирмы ISO Танго, то расчёт сведётся к определению тока покоя и мощности рассеивания каскада.
Рис. 7.
Графический расчёт режима работы лампы КТ88 в двухтактном выходном каскаде (описание лампы (by The General Electric CO. LTD of England) взято с сайта frank.pocnet)Первая точка линии нагрузки I А (UА = 0) = E А / R А, где R А определяется по заданному сопротивлению R А–А выходного трансформатора Tango XE–60–5 (5кΩ), пересчитанного для одного плеча: R А = R А–А / 4 = 1.250кΩ. Тогда I А (UА = 0) = 452 / 1.250 = 362мА.Вторая точка линии нагрузки U А(IА = 0) = E А = 452V.Точку "Р" определим на пересечении линии нагрузки с характеристикой при U С = 0, при этом I А макс = 328мA, U А мин = 42V.Ток покоя лампы I А0 = ~(1/3 ... 1/5) I А макс / 2 = 65мА (точка "Т") находится на пересечении линии нагрузки с характеристикой при U С примерно равном -43V это и будет напряжение смещения лампы в режиме холостого хода.Точка "Т" определяет напряжение на аноде в режиме холостого хода U А0 = 370V, соответствующему току покоя лампы I А0 .Сопротивление в цепи анодов двух ламп: R А–А = 22 x (U А0 – U А мин) / (I А макс – I А0) = 4 x (370 – 42) / (0.328 – 0.065) = 5кΩ.Мощность рассеивания на аноде P A = U А0 x I А0 < P A макс = 370 х 0.065 = 24Вт < 40Вт.Максимальная мощность, отдаваемая двумя лампами в нагрузку при КПД ультралинейного каскада ~60%: P~ = (I А макс x (U А0 – U А мин) x η) / 2 = (0.328 x (370 – 42) x 0.60) / 2 = 32W.Амплитуда переменной составляющей анодного тока лампы: I мА = (I А макс – I А0) / 2 = (328 – 65) / 2 = 132мА.Действующее значение анодного тока лампы при максимальной мощности: I А0 макс = (I А макс + 2 x I А0) / 4 = (328 + 2 x 65) / 4 = 115мА.Действующее значение анодного тока в общем проводе выходного трансформатора I макс = 2 х I А0 макс = 230мА.
Рис. 8.
Построение сеточной характеристики одной лампы КТ88 двухтактного выходного каскада (описание лампы (by The General Electric CO. LTD of England) взято с сайта frank.pocnet)Особенностью данного каскада является обратная связь, подаваемая с выходного трансформатора в катоды ламп (т.н. "супертриодное" включение). Подробнее об этой схеме можно прочесть на сайте Menno van der Veen"а .
Расчёт входного каскада
Входной каскад выполнен по схеме параллельно управляемого двухлампового усилителя (SRPP).
Рис. 9.
Рис. 10.
Семейство анодных характеристик лампы 6J5G (описание лампы (by RCA) взято с сайта frank.pocnet)При заданном токе покоя 4мА через нижнюю лампу, получаем напряжении на сетке лампы = 4V, тогда сопротивление автоматического смещения в цепи катода нижней (а так же верхней) лампы = 4V/4мА = 1кΩ.Коэффициент усиления каскада при условии, что в качестве "верхней" и "нижней" применяются одинаковые лампы, а так же что катодный резистор нижней лампы шунтирован конденсатором:А = μ х (r А2 + R К2 х (μ + 1)) / (r А1 + r А2 + R К2 х (μ + 1)) = 20 х (8000 + 1000 х (20 + 1)) / (8000 + 8000 + 1000 х (20 + 1)) = 15.7.Где:r А1 – внутреннее сопротивление "нижней" лампы
r А2 – внутреннее сопротивление "верхней" лампы
R K2 – сопротивление смещения в цепи катода "верхней" лампыμ – коэффициень усиления лампыУсилитель рассчитан на номинальное входное напряжение звукового сигнала ~1.0V P–P поэтому при таком уровне сигнала, выходное напряжение каскада составит 1.0 х 15.7 = 15.7V P–P . Поскольку связь между входным и драйверным каскадом непосредственная, то значение напряжения на сетке драйверной лампы составит U К + 15.7/2 = 125+7.85 = 133V.
Расчёт драйверного каскада
Как было отмечено ранее, напряжение смещения U К драйверной лампы (падение на катодном резисторе) должно быть не менее 133V. При выбранном анодном токе драйверной лампы I А0 = 27мА, катодное сопротивление драйверной лампы R К =133/27 = 5кΩ. Мощность, выделяемая на этом резисторе P RК = U К х I А0 = 133V x 0.027мА = 3.6W.
Рис. 11.
Принципиальная схема драйверного каскадаВ качестве промежуточного трансформатора был выбран трансформатор NC–14 фирмы ISO Танго. Полное сопротивление параллельно соединённых анодных обмоток трансформатора равно 1.25кΩ (активное сопротивление 82.5Ω), допустимый ток - 30 мА. Полное сопротивление последовательно соединённых анодных обмоток этого трансформатора равно 5кΩ (0.33кΩ), допустимый ток - 15 мА.
Рис. 12.
Трансформатор NC–14Постоянное напряжение на сетке драйверной лампы в режиме покоя U C0 = 125V, сопротивление в цепи катода драйверной лампы R К = 5кΩ (напряжение смещения при выбранном токе покоя I А0 = 27мА, U К = 133V), таким образом на сетке лампы присутствует постоянное напряжение смещения сетки относительно катода U C =125 – 133 = –8V (рабочая точка лампы).Линия анодной нагрузки (см. рис 13) для постоянного тока, определяющую разделение анодного напряжения между лампой (R i) и сопротивлениями в анодной (R А) и катодной (R К) цепях, построена исходя из следующих соображений:
Если анодный ток равен нулю, то напряжение на аноде лампы равно напряжению источника Е А = 320 V.
Если падение напряжения на лампе равно нулю, то ток через лампу ограничен величиной I Амакс = Е А /(R А + R К). При заданном R А = 0.0825кΩ (активное сопротивление параллельно соединённых анодных обмоток трансформатора) и R К = 5.0кΩ, приближённое значение максимального тока I Амакс = 320 / (0.0825 + 5.0) = 63мA.
Рис. 13.
Семейство анодных характеристик лампы EL38 в триодном включении (по Tom Schlangen)
Перечень деталей усилителя
Механические элементы
| Шасси: Hammond Chassis Walnut | P-HWCHAS1310AL | 2 шт |
| Hammond Bottom Panel | P-HHW1310ALPL | 2 шт |
| Монтажные панельки (расстояние между лепестками - 9.525 мм): | ||
| 47.6 мм 6 лепестков | P-0602H | 10 шт |
| 57.2 мм 7 лепестков | P-0702H | 10 шт |
| 66.6 мм 8 лепестков | P-0802H | 10 шт |
| Фиксаторы для электролитических конденсаторов MPSA 35 – 50 мм | MUNDORF-75217 | 6 шт |
| Ручки регулятора напряжения смещения | P-K310 | 4 шт |
| Панельки для ламп (CNC) | 14шт | |
| Стойка | М4 30мм F-F | 8 шт |
| Стойка | М4 10мм M-F | 16 шт |
| Стойка | М3 10мм M-F | 8 шт |
| Стойка | М3 10мм F-F | 8 шт |
| Винт | М4 х 6мм | 100 шт |
| Винт, потайная головка | М4 х 6мм | 100 шт |
| Винт | М3 х 6мм | 100 шт |
| Винт, потайная головка | М3 х 20мм | 100 шт |
| Стопорящая шайба | М4 | 100 шт |
| Стопорящая шайба | М3 | 100 шт |
| Шайба | М4 | 100 шт |
| Шайба | М3 | 100 шт |
| Гайка | М4 | 100 шт |
| Гайка | М3 | 100 шт |
| Алюминиевый лист 2.3 мм | 304 мм х 914 мм | 1 шт |
Электромеханические элементы
| 21.5 AWG | 1 катушка | |
| Монтажный провод одножильный изолированный | 16.5 AWG | 1 катушка |
| Тефлоновая изоляция внутренний ø 1.5мм внешний ø 1.8мм | 7.5м | |
| Клеммы для подключения колонок (длинные) | 12 шт | |
| Разъёмы RCA тип "D" (входы) | NF2D-B-0 | 2 шт |
| Клемма анодного напряжения (Pomona) | 2142-0 | 2 шт |
| Штекер анодного напряжения (Pomona) | 3690-0 | 2 шт |
| Анодный колпачок (Yamamoto Plate Caps) 6мм | 320-070-91 | 2 шт |
| Стрелочный индикатор (Yamamoto Precision Panel Meter) 100мА | 320-059-18 | 2 шт |
| Сетевой разъём (IEC) + предохранитель | 2 шт | |
| Сетевой выключатель (Nikkai) | 2 шт | |
| Переключатель измерения тока покоя оконечного каскада (Nikkai) | 2 шт |
Электроника
| Силовой трансформатор (Танго) | МЕ–225 | 2 шт |
| Накальный трансформатор (Хаммонд) | 266JB6 | 2 шт |
| Силовой дроссель (Танго) | LC–3–350D | 2 шт |
| Промежуточный трансформатор (Танго) | NC–14 | 2 шт |
| Выходной трансформатор (Танго) | XE–60–5 | 2 шт |
| Кенотрон | GZ–34 | 4 шт |
| Лампа (GEC) | 6J5GT | 4 шт |
| Лампа (Mullard) | EL38 | 2 шт |
| Лампа (Gold Lion) | KT88 | 4 шт |
| Электролитический конденсатор, Mundorf, M-TubeCap | 47μF х 600V | 2 шт |
| Электролитический конденсатор, Mundorf, M-Lytic HV | 470μF х 550V | 2 шт |
| Электролитический конденсатор, Mundorf, M-Lytic MLSL HV | 100μF + 100μF x 500V | 2 шт |
| 20кΩ 12W | 4 шт | |
| Гасящий резистор, Mills, MRA–12 | 3.9кΩ 12W | 2 шт |
| Гасящий резистор, Mills, MRA–5 | 10кΩ 5W | 2 шт |
| Электролитический конденсатор, Elna Silmic II |
Сразу оговорюсь - данная антология никоим образом не претендует на звание пособия по ламповой схемотехнике. Схемы (в том числе исторические) отбирались по сочетанию технических решений, по возможности с "изюминками". А вкусы у всех разные, так что не взыщите, если не угадал... В старых схемах ряд номиналов приведен к стандартным.
Для повышения выходной мощности усилителей кроме "запараллеливания" ламп еще в 30-е годы применяли двухтактные каскады (push-pull) . Для возбуждения двухтактного каскада необходимы два противофазных напряжения, которые проще всего получить при помощи трансформатора. Так до сих пор и поступают в самых бескомпромиссных конструкциях, но степень влияния междулампового трансформатора на качество сигнала едва ли не больше, чем выходного. Поэтому в подавляющем большинстве двухтактных усилителей для получения противофазных напряжений используется специальный фазоинверсный каскад.
- Основные типы фазоинверсных каскадов
- отдельный инвертирующий каскад в одном из плеч усилителя
- автобалансный фазоинвертор
- фазоинвертор с катодной связью
- фазоинвертор с разделенной нагрузкой
Каждому из решений свойственны достоинства и недостатки. В пору расцвета высококачественных ламповых усилителей наибольшее распространение получили фазоинверторы с разделенной нагрузкой и катодной связью.
Фазоинвертор с катодной связью дает некоторое усиление, но идентичность выходных сигналов зависит от степени связи. Глубокую связь можно получить только при использовании большого сопротивления связи (за это схему назвали long tail - "длиннохвостая") или источников тока в цепи катода (а это тогда вообще не приветствовалось). Кроме того, выходные сопротивления плеч такого фазоинвертора значительно различаются (один триод включен по схеме с общим катодом, второй - с общей сеткой).
Фазоинвертор с разделенной нагрузкой позволяет получить идентичные сигналы, но несколько ослабляют их. Поэтому приходится увеличивать усиление до фазоинвертора (что чревато его перегрузкой) или использовать двухтактный предоконечный каскад. Однако именно этот тип фазоинвертора получил наибольшее распространение в промышленных конструкциях, поскольку обеспечивает хорошую повторяемость при серийном производстве.
Вопрос экономии в те годы был первоочередным. И радиолюбителей, и конструкторов очень смущала лишняя лампа. Поэтому неудивительно, что в начале 50-х годов на страницах радиотехнических изданий появились схемы двухтактных усилителей, не содержащих отдельного фазоинвертора. Выходной каскад таких усилителей был выполнен по схеме с катодной связью и работал в "чистом" классе А. Предлагались как новые схемы, так и переделка существующих однотактных усилителей в двухтактные. По нашу сторону "железного занавеса" этот тип усилителей не прижился в силу малой экономичности, а по ту сторону они были в ходу еще долго.
Предельно простая схема такого усилителя, предназначенная для повторения любителями, приведена ниже (спасибо Клаусу, приславшему схему - без нее картина была неполной). Обратите внимание на дату...
рис.1. Простой двухтактный усилитель Pвых = 6 Вт. Выходной каскад выполнен по схеме с катодной связью. Приведенное сопротивление нагрузки - 8 кОм. Конструктивные данные трансформатора неизвестны. В источнике питания использован двухполупериодный выпрямитель на прямонакальном кенотроне 5Y3GT и LC-фильтр. / Melvin Leibovitz Hi-Fi Power Amplifier (Electronic World, June 1961)
Интересно включение регулятора громкости на входе оконечного каскада и всего один переходной конденсатор. Степень катодной связи невелика, так что характер звучания, скорее всего, будет как у однотактника (с четными гармониками). Общей ООС нет, поскольку запас усиления невелик.
Однако введение ООС в пентодный усилитель крайне желательно - без нее выходное сопротивление очень велико. Это хорошо только для полосы СЧ (ибо снижает интермодуляционные искажения в динамике), а для всех остальных применений противопоказано. Глубокую ООС в усилитель можно ввести только при непосредственной связи каскадов.
рис.2. Двухтактный усилитель класса А. Усилитель выполнен по схеме с непосредственной связью каскадов и охвачен глубокой ООС (~30 дБ). Двухтактный выходной каскад работает в классе А. Он выполнен по схеме с катодной связью и не требует отдельного фазоинверсного каскада. Сетка VL3 заземлена по переменному току. Часть напряжения с катодов выходных ламп подана на экранирующую сетку VL1, что стабилизирует режим по постоянному току.
Налаживание сводится к подбору R1...R3 так, чтобы напряжение на управляющих сетках ламп составило -12 В относительно их катодов.
Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш-22х50. Первичная обмотка содержит 2х1000 витков провода d=0,18 мм, вторичная - 42 витка провода d=1,25. Обмотки секционированы, вторичная обмотка размещена между слоями первичной. (В. Павлов. Высококачественный усилитель НЧ (Радио, №10/1956, с.44)
Усилители в режиме A обеспечивают высокое качество звучания, однако переход к режиму AB при той же мощности рассеяния на аноде позволяет получить в два-три раза большую выходную мощность. Выходной каскад в режиме AB уже не может работать с катодной связью, поэтому без отдельного фазоинверсного каскада не обойтись.
Желание сократить если не число ламп, то хотя бы число баллонов, привело к появлению схемы усилителя на двух триод-пентодах. Низкочастотные триод-пентоды были в свое время специально разработаны для однотактных усилителей приемников и телевизоров (триодная часть использовалась в драйвере, пентодная - в выходном каскаде). Однако в двухтактном применении они тоже не подкачали. У публикуемой ниже схемы было немало воплощений. Ультралинейный вариант, например, был в самом первом издании книги Гендина "Высококачественные любительские УНЧ" (1968 г.)
рис.3Двухтактный усилитель на триод-пентодах. Pвых = 10 Вт. Фазоинвертор по схеме с разделенной нагрузкой, связь с первым каскадом непосредственная. Выходной каскад пентодный с фиксированным смещением. Известны также варианты этой схемы с ультралинейным включением выходных ламп, с комбинированным и автоматическим смещением. Конструктивные данные трансформатора неизвестны. Цепь R3C2 обеспечивает устойчивость усилителя с замкнутой петлей ООС.
Кстати, об ультралинейном включении выходных пентодов. В двухтактном варианте у них появляется еще один плюс - дополнительная компенсация гармоник, возникающих в выходном каскаде. Поэтому подавляющее большинство любительских конструкций выполнены именно по ультралинейному варианту. В промышленных конструкциях отечественного изготовления ультралинейные усилители опять-таки не прижились из-за сложности выходного трансформатора. Для получения высоких характеристик необходима полная симметричность конструкции, секционирование обмоток, сложная коммутация. При использовании трансформаторов массового изготовления выигрыш от применения ультралинейной схемы незаметен.
Следующая схема стала классикой и послужила основой для бесчисленного множества конструкций.
рис.4. Ультралинейный усилитель Pвых = 12 Вт, Кг< 0,5% Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш 19х30 мм. Первичная обмотка содержит 2х(860+1140) витков проводом d=1,3 мм. Схема практически не нуждается в налаживании, что снискало ей популярность в промышленных и любительских конструкциях. Фазоинвертор выполнен по схеме с разделенной нагрузкой. В. Лабутин - Ультралинейный усилитель (Радио, №11/1958, с.42-44)
Несмотря на высокие характеристики и обычные пентодные, и ультралинейные усилители редко использовались без общей ООС. Применение ООС снижает выходное сопротивление усилителя и улучшает условия работы низкочастотных головок. Но для снижения выходного сопротивления усилителя можно использовать не только отрицательную, но и положительную ОС. В схеме следующего усилителя использована комбинированная обратная связь.
рис.5. Ультралинейный усилитель Основная особенность усилителя - комбинация ООС по напряжению и ПОС по току, улучшающая согласование
усилителя с динамической головкой в области основного механического резонанса Сигнал ПОС снимается с датчика тока (R19), включенного в
"земляной" вывод выходного трансформатора. Глубина обеих обратных связей регулируется синхронно, что исключает самовозбуждение усилителя.
Первый каскад-усилитель напряжения. Фазоинвертор выполнен по схеме с катодной связью. Выходной каскад выполнен по типовой ультралинейной схеме и
дополнен регулятором балансировки RP1 На втором триоде VL1 выполнен микрофонный усилитель Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш25х40
Первичная обмотка содержит 2х(1100+400) витков провода d=0 18мм, вторичная - 82 витка провода d=0,86мм (60м) В. Иванов - Усилитель НЧ (Радио №11/1959 с.47-49)
Триодный выходной каскад обладает низкими искажениями и малым выходным сопротивлением даже без общей ООС. Характеристики каскада слабо зависят от приведенного сопротивления нагрузки. Это позволяет снизить индуктивность выходного трансформатора. Далее приведены два варианта схемы усилителя с выходным каскадом на двойном триоде.
рис.6. Триодный усилитель Рвых=2,5Вт (+250В) Рвых=3,5Вт (+300В) Кг=3% (без ООС)
Первый каскад-усилитель напряжения на пентоде (Kv=280 350). Фазоинвертор с разделенной нагрузкой. Выходной каскад с фиксированным смещением. Для снижения
фона на обмотку накала подан потенциал +40В. Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш12 (окно 12х30мм), толщина набора 20мм. Первичная обмотка 2x2300
витков провода d=0,12мм, вторичная - 74 витка d=0,74мм. Силовой трансформатор выполнен на сердечнике Ш16 (окно 16х40мм), толщина набора 32мм. Сетевая обмотка
содержит 2080 витков провода d=0,23мм, анодная - 2040 витков провода d=0,16мм, накальная - 68 витков провода d=0,84мм, обмотка смещения - 97 витков провода d=0,12мм
рис.7. Триодный усилитель Рвых = 2,5 Вт, Кг =0,7...1% В выходном каскаде применено комбинированное смещение (использована накальная обмотка). Выходной
трансформатор выполнен на сердечнике Ш12 (окно 12х26мм), толщина набора 18мм. Первичная обмотка содержит 2x1800 витков провода d=0,1Змм, вторичная -
95 витков провода d=0,59мм (13 Ом)
Е. Зельдин - Триодный усилитель класса В (Радио № 4/1967, с.25-26)
Раньше я с предубеждением относился к звучанию двухтактных ламповых усилителей, полагая, что однотакт даст им «сто очков вперед».
Почему? Когда-то у меня был двухтактный ламповый усилитель, собранный «по не знаю какой схеме», на лампах EL34. Не звучал он.
Но тогда я ещё не собирал усилители. И решил я для себя закрыть этот вопрос, собрав PP на EL34.
Тем более, что у меня в загашнике была пара выходных трансформаторов, подаренных одним очень хорошим человеком! Вот таких:
Схема усилителя
Схему выбрал «по Манакову»:
Начал, как всегда, со сборки корпуса. Останавливаться подробно на технологии его изготовления не стану, я подробно рассказал об этом в Как всегда, я собирал усилитель на отдельном металлическом шасси, укрепленном внутри корпуса на стойках. Это позволяет минимизировать количество отверстий в верхней крышке усилителя. Для изготовления корпуса использовал алюминиевый уголок 20×20х2,0, дюралевые листы, толщиной 1,5 мм (для верхней крышки) и 1 мм (для нижней крышки и шасси). Обшивка выполнена из бука, покрашенного морилкой и лаком в несколько слоев. Дюраль покрашен из баллончика. Колпаки для трансформаторов на этот раз использовал готовые, заказав их заранее.
Все механические работы были выполнены на балконе. Использовал раскладной верстак, дрель, электрический лобзик, дисковую шлифовальную машинку ручной фрезер, дремель и профессиональное стусло. За годы радиолюбительства я солидно «оброс» хорошими инструментами. Это позволяет мне выполнять многие сложные работы гораздо быстрее и точнее. Но большую часть из этих работ можно выполнить и вручную. С большей затратой сил и времени, конечно.
Радиодетали, в общем, самые обычные. В качестве разделительных использовал конденсаторы К78-2 и К71-7, все остальное – «солянка сборная».
Лампы EL34 покупал уже подобранными в «четверку».
Трансформатор питания: тор, 270Вх0,6А – анодная вторичка, 50Вх0,1А – вторичка для смещения, 2×6,3×4А – для питания накалов.
Я внес в схему некоторые изменения
Вместо лампы 6Н9С я сначала самонадеянно попробовал применить 6Н2П (ЕВ). В результате получил… «мертвый» звук. Не то! Совсем не то. А отверстия-то под панельки просверлены, и шасси уже установлено. Что делать? Начал искать замену этой лампе. Оказалось, что лампа ECC85 (по отзывам коллег на форумах) «очень даже». Приобрел пару. Изменил номиналы резисторов «обвязки». В анодах 36 кОм (2Вт), катодные резисторы – 180 Ом, смещение при этом около 1,5 В. Сразу скажу, что звуку это очень пошло на пользу!
Электронный дроссель
Вместо обычных дросселей и я использовал «электронный дроссель», собранный по этой схеме:
Замечу, что реальное падение напряжения на дросселе порядка 20-25 В. Учитывайте это в своей конструкции!
Печатная плата дросселя также прилагается.
Селектор входов
Организовал селектор входов на трех реле TAKAMISAWA (по количеству входов), которые коммутируют слаботочный сигнал. Печатную плату для коммутатора не делал, собрал все на макетке.
Схема примерно такая:
Красоты ради поставил стрелочные индикаторы. Управляются индикаторы отечественной микросхемой К157ДА1. Схема переделана на однополярное питание, печатная плата прилагается.
Коммутатор, микросхема К157ДА1 и диоды подсветки индикаторов питаются от одного источника стабилизированного напряжения.
Из особенностей сборки
Самым важным является разводка земель. Хорошо видно, что я организовал две земляных точки, собрал на них земли левого и правого каналов и присоединил их к «минусу» фильтрующего конденсатора анодного напряжения. В результате, вместе с «электронным дросселем», это дало очень хороший эффект. Фона я не слышу вообще. Ни в 10, ни в 5, ни в 2-х сантиметрах от динамика.
Настройка усилителя
Тут я полностью цитирую Манакова:Первый каскад настраивается по падению постоянного напряжения 1,8-2 В в контрольной точке на катодном резисторе подбором номинала этого резистора.
Второй каскад настраивается по падению постоянного напряжения в контрольных точках на катодных резисторах 1 Ом ламп выходного каскада, путём регулировки напряжения смещения на управляющих сетках этих ламп. Падение напряжения на них должно быть 0,035-0,04 В, что соответствует току анода каждой лампы 35-40 мА. Наиболее «экономные» могут снизить токи выходных ламп до 25-30 мА. Я думаю, излишне напоминать о том, что все эти настройки нужно производить в режиме молчания.
По переменному напряжению фазоинверсный каскад настраивается при подаче переменного напряжения около 0,5 В с частотой 3 кГц на сетку левого триода лампы 6Н9С, подстроечным резистором в цепи сетки правого триода лампы выставляется одинаковое по величине переменное напряжение на анодах лампы. При этом нужно пользоваться вольтметром с входным сопротивлением не менее 1 мегОм.
Добавлю лишь, что при использовании ламп EL34, токи покоя можно (и нужно!) смело поднимать примерно до 56 - 60 мА, при анодном напряжении около 350 В.
Файлы
Чертежи печатных плат эл. дросселя и уровнемера:▼
