Мощный ламповый усилитель. Мощный ламповый усилитель Принцип сборки ламповых усилителей

Лучевой тетрод 6П7С является практически полным аналогом «звуковых» ламп 6ПЗС, 6L6G, адаптированным для работы в схемах строчной развертки телевизоров.

Он отличается улучшенной изоляцией между электродами, несколько большим импульсом анодного тока, повышенной электрической прочностью. Вывод анода вынесен на купол колбы пампы в виде металлического колпачка (рис. 1). В то же время, ВАХ тетрода 6П7С весьма близки к таковым 6ПЗС и 6L6.

Рис. 1. Конструкция и цоколевка лампы 6П7С.

Высокое качество ее звучания приближается к звучанию генераторного тетрода типа Г-807. Последний заметно превосходит такую общепризнанную «классику» как 6ПЗС/6L6 и 6П27С/ЕL34.

При построении выходных каскадов усилителей ЗЧ можно без особых проблем воспользоваться электрическими режимами, принятыми для ламп 6ПЗС/6L6 или 6П27С/ EL34.

• напряжения на аноде Ua = 250 В, экранной сетке Uc2 = 250 В, катоде Ек = 14 В (резистор автоматического смещения Rk = 180 Ом 2 Вт);
• ток анода Іа0 = 72 мА, экранной сетки Іэ0 = 5,8 мА (гасящий резистор Rc2 = 2,4 кОм 0,25 Вт);
• напряжение возбуждения на управляющей сетке Ucl=10 В.

В таком режиме крутизна лампы S = 5,9 мА, внутреннее сопротивление R(= 32 кОм, сопротивление анодной нагрузки Ra = 2,5 кОм, максимальная (Кг = 10%) выходная мощность 6,5 Вт.

Напряжение/ток накала 6,3 В/900 мА, предельно допустимое напряжение на аноде 500 В, длительно рассеиваемая на аноде мощность не более 20 Вт.

Принципиальная схема УМЗЧ

Пример практической реализации УМЗЧ с однотактным выходным каскадом на лампе 6П7С при работе в схеме с автоматическим смещением на управляющих сетках показан на рис. 2. Входной сигнал поступает на резистор R1, выполняющий роль регулятора усиления.

Рис. 2. Схема самодельного УМЗЧ с однотактным выходным каскадом на лампе 6П7С.

Остановимся на этом элементе подробнее, поскольку входные цепи во многом определяют качество звучания устройства. Начнем с регулировочных характеристик.

Для регуляторов громкости общепринятыми являются резисторы с показательной (обратнологарифмической) зависимостью сопротивления от угла поворота движка, т. е. необходима характеристика типа «В».

Конструкция резистора должна обеспечивать надежный механический контакт между подвижными электродами и токопроводящим элементом.

Объяснение очень простое: в данной зоне происходит сильнейшая деградация звукового сигнала, не говоря уже о том, что хрипы и трески в процессе регулировки просто-напросто действуют на нервы.

Для сдвоенных резисторов важным показателем качества является разбаланс характеристик. Рассмотрим возможные варианты выбора.

Сразу же отклоняем «экстремистский» вариант — применение типично «хай-эндовских» компонентов, подобных Ricken Ohm, — они мало кому доступны. Остановим выбор на более распространенной элементной базе.

Из импортных достаточно качественных и не слишком дорогих аудиокомпонентов можно рекомендовать резисторы фирм ALPS, Bourns, Spectroll. Из отечественных неплохо работают объемные композиционные типа СП4-1 или СПО.

Совет. Не следует применять металлопленочные и лакопленочные элементы.

Из дискретных регуляторов возможно использование отечественных типа РП1-57Е. Желающие могут попробовать поставить проволочные потенциометры ПТП-21.

Первый каскад усилителя собран на одной половинке двойного «звукового» триода 6Н8С (VL1.1). Входной усилитель на 6Н8С использует обе части этой лампы.

Он представляет собой стандартный усилитель напряжения с резистивной нагрузкой и коэффициентом передачи порядка 11. Рабочий режим лампы VL1.1 задается резистором автоматического смещения R4, анодной нагрузкой служит резистор R5.

Второй каскад, подобно первому, также является типичным усилителем напряжения с резистивной нагрузкой R8 в анодной цепи. Коэффициент его передачи порядка 5.

Примечание . Единственное отличие второго каскада от «классической» схемы заключается в увеличенном на порядок сопротивлении автоматического смещения R9 в цепи катода VL 1.2. Это вызвано необходимостью установки корректного рабочего режима при большом положительном потенциале на управляющей сетке триода.

Высокое сопротивление в цепи катода предопределяет большую глубину местной ООС, которая значительно снижает усиление по переменному току. Кроме этого, согласно концепции построения High-End аппаратуры, наличие ООС является нежелательным.

В связи с этим резистор R9 зашунтирован электролитическим конденсатором С2. К его качеству предъявляются повышенные требования, т. к. этот элемент довольно сильно влияет на звучание устройства. Специализированные аудиоэлектролиты типа Elna-Gerafine высокого качества имеют не менее высокую цену и малодоступны.

Совет. Можно воспользоваться алюминиевыми оксидно-лектролитическими конденсаторами типа К50-24, К50-29; чуть хуже К50-35. Из двух однотипных компонентов с одинаковыми электрическими характеристиками, но разными размерами, предпочтение отдать следует конденсаторам с большими корпусами. Последние обычно лучше звучат, хотя в каскадах предварительного усиления эта примета оправдывается не всегда.

Попытка зашунтировать С2 пленочными или бумажными конденсаторами не привела к получению четко выраженного желаемого эффекта. В качестве С2 не рекомендуется использовать оксиднополупроводниковые.

Впрочем, к особенностям выбора конденсаторов, устанавливаемых в катодной цепи лампы, мы еще вернемся при изучении оконечного каскада. По переменному току второй и оконечный каскады связаны между собой разделительным С4.

Этот элемент на качество звучания влияет самым радикальным образом, поэтому разговор о требованиях к его качеству заслуживает особого внимания.

Сразу отметим, что идеального компонента, который бы совершенно не портил звук, в природе просто-напросто не существует. К таковым можно было бы отнести вакуумные либо воздушные конденсаторы.

Однако представить, а тем более реализовать на практике, усилитель с «проходником» размером с пару танковых аккумуляторов весьма проблематично. Поэтому выбор типа С4 всегда является компромиссом.

Конечно, можно просто отметить высокое качество специализированных аудиофильских изделий таких фирм как Jensen Capacitors либо экзотики «разлива» Audio Note, и на этом поставить точку. Но запредельная цена таких компонентов моментально переводит их практически для всех радиолюбителей в разряд столь же запредельных мечтаний.

Остановимся подробнее на реально доступных элементах общего применения отечественного производства. По мнению многих разработчиков аудиоаппаратуры наилучшими считаются бумаго-масляные и бумаго-фольговые изделия типов К40-9-5 (с 5-й приемкой); К40-У9; К40А-2; КБГ; ОКБГ; БМ-2; БМТ-2.

Чуть хуже металлобумажные вроде МБМ, МБГ, К42-.... Последние отличаются тем, что их обкладки получают нанесением на бумагу тонкого, не более 1 мкм, слоя металлизации (для сравнения: толщина алюминиевой фольги 80 мкм), а после свертывания пакета в рулон заготовку пропитывают церезином.

Вследствие таких конструктивных и производственно-технологических особенностей металлобумажные конденсаторы по сравнению с бумаго-масляными и бумаго-фольговыми имеют пониженную электрическую прочность, которая за счет диффузии ионов металлизации в диэлектрик в процессе старения уменьшается еще больше.

Существует некоторая «вязкость» звучания бумажных конденсаторов в области высоких частот. В то же время «слюдянка», обеспечивая четкость и прозрачность «верха», не позволяет получать необходимую пластичность и рельефность звука в области средних частот и мид-баса, которыми столь славится «бумага».

Примечание. После ряда экспериментов автору удалось установить, что параллельное включение бумажного и слюдяного конденсаторов, емкость последнего должна составлять 1—7% от емкости основного, позволяет совместить достоинства звучания обоих типов.

Подбором соотношений емкостей можно в некоторой степени изменять характер звуковоспроизведения. Практика показала следующее: для разделительного конденсатора емкостью более 0,1 мкФ в случае, когда входное сопротивление последующего каскада составляет не менее 200 кОм, слюдяной дополнительный конденсатор должен иметь емкость в пределах 2—10 тыс. пФ.

Таким образом, С4 можно составить из «бумажника», скажем, типа К40У-9 или БМТ-2 емкостью 0,22—0,25 мкФ с рабочим напряжением не менее 250 В и слюдяного конденсатора, например, КСО-5, КСО-11, емкостью 3000—6800 пФ с таким же, либо большим, максимальным рабочим напряжением.

Примечание. В случае построения стереофонического варианта усилителя к подбору конденсаторов, составляющих «проходник» С4, следует подойти особенно аккуратно.

В первую очередь, из имеющегося запаса однотипных «бумажников», причем желательно чтобы они были из одной партии, с помощью цифрового прибора необходимо отобрать два конденсатора с реально одинаковой емкостью.

Последнее требование более важно, чем точное соответствие номинала, указанному на принципиальной схеме. Поскольку емкость разделительного конденсатора менее критична, чем в корректирующих цепях, С4 может лежать в пределах 0,17— 0,29 мкФ.

Необходимость использования одинаковых элементов в обоих каналах аппарата вызвано стремлением получить равные АЧХ и ФЧХ, к рассогласованию которых стереосистемы очень критичны. А при одноканальном звуковоспроизведении даже очень большие фазовые искажения практически не сказываются.

Нелишним будет измерить коэффициент собственных нелинейных искажений конденсаторов с помощью прибора и методики, предложенных в [Лукин Е. «Комплекс для измерения сверхнизких нелинейных искажений» — «Радиохобби» №2/2000 с. 40]. Полезно убедиться в том, что собственный механический резонанс конденсатора не попадает в область звуковых частот.

!!! Внимание. Детали, имеющие «механический» резонанс в звуковом диапазоне, для аудиоаппаратуры не пригодны.

Завершив подбор бумажных конденсаторов, аналогичным образом поступают и со слюдяными. После этого их можно установить в схему. Из пленочных конденсаторов наиболее пригодными для звукового тракта считаются фторопластовые типов ФТ-...; К72-..., чуть хуже полистироль-ные ПМ-...; ПО; К70-...; К71-...; полипропиленовые К78-....

!!! Внимание. Не следует использовать в аудиотракте полиэтилентерефталат-ные (лавсановые) конденсаторы типа К73-..., которые портят звук самым серьезным образом.

Такая возможность позволяет выбрать наиболее приемлемый характер звучания аппарата при прослушивании музыкальных программ различных жанров и направлений. Так, например, для жесткой рок-музыки в исполнении таких групп, как ACDC, наиболее подходит тетродное включение.

Этим жанрам некоторое ухудшение разрешающей способности и прозрачности не очень вредит, тем более что оно вполне компенсируется дополнительными «драйвом» и агрессивностью звучания.

Ультралинейный режим более пригоден для шансона, в т. ч. «русского», некоторых направлений регги и джаза, поп-музыки. Вообще же, данное включение является своего рода разумным компромиссом, позволяющим получить вполне приемлемые результаты как для не очень агрессивного рока, так и целого ряда произведений классики.

И, наконец, триодное включение в наибольшей степени раскрывает свои возможности при прослушивании классической и некоторых разновидностей т. н. «акустической» музыки. Впрочем, данные рассуждения и наблюдения не следует воспринимать как догму, ведь кому как не вам знать, что вам лучше.

Коммутация режимов осуществляется переключателями SA1.1 и SA1.2. Лучше всего выбрать сдвоенный галетный, причем двухплатный, по-другому, двухгалетный. Связано это с тем, что между галетами необходимо поместить электростатический экран.

Внимание. Невыполнение этого требования может привести к возникновению самовозбуждения.

В стереофоническом варианте аппарата SA1 можно выполнить в виде пары раздельных для каждого канала двухплатных переключателей, либо воспользоваться одним четырехгалетным.

Совет. Устанавливать SA1 необходимо как можно ближе к оконечному каскаду и подсоединять его к соответствующим цепям проводниками минимально возможной длины. Лучше всего, если это будут непосредственно выводы резисторов R12—R15.

Качеству контактных групп переключателя SA1 следует уделять самое пристальное внимание, поскольку они могут стать источником сильнейших искажений. Недопустимо использовать изделия с контактными группами, изготовленными из фосфористой бронзы или меди, латуни, посеребренных металлов:

• первый материал имеет высокое переходное сопротивление;
• остальные не подходят в связи с их низкой механической прочностью и склонностью к окислению, а в атмосфере крупных промышленных городов еще и образованию различных химических, в первую очередь, сернистых соединений, которые являются полупроводниками.

Для первых экспериментов можно взять компоненты, у которых контактные группы выполнены из бериллиевой бронзы или имеют покрытие из сплава серебра с 40% никеля. Все эти материалы:

• хорошо противостоят истиранию;
• обладают неплохими электрическими характеристиками;
• сравнительно дешевы.

Более дорогой вариант — применение переключателей с позолоченными контактами. К «элитным» изделиям принадлежат компоненты, имеющие контактные группы с покрытием из платино-иридиевого сплава либо родия (применяемый материал указывается в спецификации предприятия-изготовителя).

И, наконец, даже «самый лучший» материал окажется совершенно бесполезным, если конструкция изделия не обеспечивает надежного механического контакта, о чем тоже нельзя забывать.

В принципе, SA1 можно собрать на основе реле с герметичными контактами, для чего придется организовать систему логического управления. Ее схемное решение для опытного радиолюбителя трудностей не представляет.

Кратко о цепях, связанных с SA1. Первая галета переключателя SA1.1 связана с цепью экранной сетки оконечной лампы VL2. С ее помощью выбирается желаемая схема построения выходного каскада:

• неподвижные контакты, закрепленные непосредственно на галете, подключены к соответствующим выводам первичной обмотки трансформатора Тр.1 и источнику анодного напряжения;
• подвижный контакт, установленный на вращающемся роторе переключателя, через резистор R15 связан со второй сеткой лампы VL2.

В тетродном включении R15 служит токоограничивающим элементом, который предотвращает опасность электрической перегрузки сетки лампы.

При работе в ультралинейном режиме с помощью R15 в некоторой степени уравниваются напряжения на экранной сетке и аноде VL2, а также создается местная ООС умеренной глубины, что повышает линейность каскада.

Вторая секция переключателя SA1.2 связана с цепью катода той же лампы. К неподвижным контактам подключены катодные резисторы автоматического смещения R12—R14.

Примечание. В процессе наладки схемы их сопротивление подбирается таким образом, чтобы анодный ток покоя выходной лампы во всех трех включениях лежал в пределах 72—75 мА.

На принципиальной схеме указаны ориентировочные значения R12— R14. Более точно подбирать их лучше лишь после того, как новые оконечные лампы будут «прожарены» на холостом ходу в течение хотя бы 20—30 часов.

Подвижный контакт SA1.2 подключен к катоду оконечной лампы. В эту же точку подсоединен и положительный вывод электролитического конденсатора С5.

Данный элемент схемы исключает возникновение местной ООС по переменному току за счет падения напряжения на катодных резисторах. Первоначально емкость конденсатора С5 можно взять равной 1000 мкФ.

Более точное ее значение зависит от целого ряда факторов и не в последнюю очередь от характеристик ваших акустических систем. Разумеется, что заранее учесть их влияние в комплексе — задача весьма сложная, поэтому приходится доводить «до ума» аппарат по результатам контрольных прослушиваний.

Общепринятой упрощенной формулой для расчета емкости конденсатора, шунтирующего катодный резистор автоматического смещения, считается следующая:

где Fн — низшая частота заданного рабочего диапазона в Гц; Rк — сопротивление резистора автоматического смещения в Ом.

Подставив Fн = 10 Гц и Rк = 200 Ом, получаем Ск=500—1000 мкФ. После увеличения емкости С5 с 500 мкФ до 1000 мкФ бас становится более глубоким и объемным, что в принципе можно было предсказать и заранее.

Но вот наращивание ее до 2000 мкФ дает резко отрицательный эффект. В области нижнего баса появляются гул и характерное «бубнение», а мид-бас становится «зернистым». В придачу ко всему в среднечастотном регистре начинают прослушиваться крайне неприятные посторонние призвуки.

Требования к качеству данного элемента уже рассматривались при описании предварительного усилителя, но в данном случае имеется ряд нюансов.

Здесь специфика связана с большой мощностью звукового сигнала, которую развивает оконечный каскад. Автором были опробованы малогабаритные, толщиной не более мизинца электролитические конденсаторы Nippon, Rec и Rubycon емкостью 1000 мкФ с рабочим напряжением 63 В, которые звучали, во-первых, по-разному, что не удивительно, а во-вторых — как-то «плоско».

Замена их на К50-29 с теми же номиналами, но имеющими в несколько раз больший геометрический объем, привело к положительному результату. Сразу же появились столь желанные глубина, динамика, а сам бас стал более собранным, упругим и насыщенным.

Объяснение данному эффекту такое. В оконечных каскадах к катодному конденсатору прикладывается звуковой сигнал значительной мощности. Поэтому начинают сказываться:

• и такая характеристика как максимально допустимое напряжение пульсации (ее необходимо учитывать и при построении каскадов предварительного усиления)
• и допустимая реактивная мощность, т. е. значительное влияние оказывают тепловые процессы компонента.

Примечание. Все рассмотренные выше аспекты выбора комплектующих актуальны не только для данной конструкции.

Все каскады данного усилителя питаются от одного источника анодного напряжения. Междукаскадные развязки выполнены в виде RC-цепочек.

Они включают в себя резисторы R7 и R16, а также электролитические конденсаторы С1, СЗ. По сравнению с цепями, в которых действует звуковой сигнал, требования к качеству фильтрующих элементов проще. Здесь вполне возможно использовать конденсаторы типов К50-20, К50-26, К50-27, К50-31, К50-32, К50-35. Подойдут компоненты и более ранних разработок К50-3, К50-6, К50-7, К50-12.

На первый взгляд, не имеет никакого значения, куда именно устанавливать в цепи питания более качественный компонент, ведь он вроде бы не взаимодействует напрямую со звуковым сигналом. Но это далеко не так.

Изучим влияние оконечного каскада на предыдущие. Для более простого понимания происходящего будем считать, что междукаскадная развязка отсутствует. В процессе усиления сигнала полный анодный ток лампы делится на две составляющие: постоянную и переменную. Г

енератором последней служит сама лампа. Если бы источник анодного питания имел нулевое внутреннее сопротивление, то переменная составляющая анодного тока выходной лампы пошла бы через тот источник совершенно «прозрачно», никакого влияния на работу предыдущих ступеней не оказывая.

Однако на практике любой источник питания имеет определенное, пусть даже небольшое, внутреннее сопротивление. Поэтому часть переменной составляющей анодного тока оконечной лампы ответвляется в анодные цепи предыдущих каскадов, собранных на триодах VL1.1 и VL1.2.

При этом данная часть тока проходит через гасящие резисторы R16 и R7 (они устанавливаются, поскольку напряжение питания предварительных каскадов обычно ниже, чем выходных), анодные нагрузочные сопротивления R8 и R5, разделительные элементы R6 и С4, а также резистор утечки R10.

Аналогичное влияние оказывает второй каскад усилителя на первый, к тому же ситуация здесь усугубляется наличием гасящего резистора R16. Из-за этого значительно увеличивается эквивалентное внутреннее сопротивление источника анодного питания.

Примечание. Амплитуда тока в анодной цепи предварительного каскада во много раз меньше, чем оконечного.

Теперь рассмотрим случай, когда С1 и СЗ, обладая хорошими формальными характеристиками, имеют неудовлетворительные «звуковые» свойства.

Примечание. В такой ситуации они не только не способны эффективно выполнять свою функцию—замкнуть на общий провод помеху, но и (что гораздо хуже) могут сами генерировать дополнительную «грязь».

Распространяясь по шине питания, весь этот «мусор» проходит описанный выше путь, усиливается, и, примешиваясь к полезному сигналу, явно не способен украсить музыкальную программу.

Весьма эффективным способом борьбы с данным эффектом является раздельное питание узлов аппарата — в идеальном случае для каждого каскада отдельный выпрямитель, широко применяемый в элитной аудиоаппаратуре. В более простых устройствах приходится идти на компромисс, питая все узлы схемы от одного источника.

Теперь сделаем выводы. Чем больше усиление имеет вся схема при разорванной петле ООС, тем более качественные элементы должны использоваться в цепи питания.

Наиболее критичны к качеству комплектующих изделий первые каскады усиления, в меньшей — выходные. Поэтому для элементов развязки питания первого каскада УМЗЧ следует применять компоненты высокого, в идеальном случае «сигнального» качества.

Помимо этого в ряде случаев хороший эффект дает шунтирование электролитического конденсатора высокочастотным, подобно тому как это делают для «проходника».

Примечание. Особое внимание нужно уделить деталям, входящим в междукаскад-ную развязку схемы в случае использования кенотронных блоков питания.

Последние имеют повышенное, по сравнению с полупроводниковыми, собственное сопротивление.

Распространенное и довольно эффективное средство снижения эквивалентного сопротивления выпрямителя — применение на выходе фильтра очень большой емкости, превышающей, по крайней мере, в несколько раз необходимую для получения заданного коэффициента пульсаций.

Здесь особенно хороши импульсные конденсаторы. От аналогичных изделий общего применения их отличает повышенная энергоемкость, малое последовательное сопротивление (ESR) и способность отдавать большие импульсные токи.

Из конденсаторов отечественного произволства в данном применении неплохо зарекомендовали себя К50-23, чуть хуже К50-17, К50-21, К50-13. Можно воспользоваться комплектующими более ранних разработок — К50-ЗФ, К50И-3, К50И-1.

Поэтому не случайно уделено столько внимания освещению процессов, происходящих в цепях питания схемы. Остается добавить, что рассмотренные здесь вопросы актуальны и справедливы применительно не только к ламповой звукоусилительной технике, но и к полупроводниковой.

В последнем случае ситуация осложняется из-за больших токов, действующих здесь, которые в десятки, сотни, а порой и в тысячи раз превосходят таковые в ламповой аппаратуре.

Остальные элементы, входящие в цепь питания данной конструкции и показанные на принципиальной схеме (рис. 2), содержат выключатель SA2 и резисторы R17, R18. Остановимся на их назначении. С помощью SA2 разрывается цепь подачи анодного питания. Это необходимо в трех случаях:

• во-первых, в момент первоначального включения усилителя в сеть, когда катоды ламп еще не успели в достаточной степени прогреться. Подача полного анодного напряжения в этот момент чревата пробоем в лампе и/или разрушением катода;
• во-вторых, пользоваться выключателем SA2 приходится, и делать это нужно обязательно, в момент перехода с одной схемы оконечного каскада к иной. Снятие анодного питания резко снижает интенсивность переходных процессов, что гарантировано защитит. АС от выхода из строя во время этой операции;
• в-третьих, данный элемент необходим для организации т. н. дежурного режима Standby.

Этот режим сводится к следующему. В первые секунды после подачи напряжения накала система подогреватель-катод испытывает значительные электрические и механические нагрузки. Первые обусловлены низким сопротивлением холодной нити накала, а вторые — тепловыми деформациями, возникающими во время разогрева катода.

Разумеется, включения-выключения накала отрицательно сказываются на долговечности лампы. Поэтому в перерывах прослушивания продолжительностью до нескольких часов усилитель лучше не выключать.

С другой стороны, держать полностью подготовленным аппарат в течение 2—3 часов неприемлемо как по экономическим соображениям (неоправданно повышенный расход электроэнергии и опять же снижение ресурса ламп за счет износа катодов), так и по соображениям техники безопасности.

Поэтому при не очень длительных паузах в работе снимают только высокое анодное напряжение. Резисторы R17, R18 в режиме Standby образуют делитель анодного напряжения.

Его функция связана с тем, что работа лампы при включенном накале, но без токоотбора считается более тяжелым режимом по сравнению с номинальным и может привести к т. н. «отравлению» катода.

Для устранения этой «напасти» достаточно подать на электроды лампы напряжение, составляющее 7—15% от номинального. К самим R17, R18 каких-либо особенных специфических требований не предъявляется.

Блок питания для первоначальных экспериментов может представлять собой простейший полупроводниковый выпрямитель с емкостным фильтром.

Он должен обеспечивать выходной ток не менее 120 мА в монофоническом варианте аппарата при напряжении 290 В. В дальнейшем желательно собрать блок питания с 4-кратным запасом по мощности.

Совет: Для сглаживания пульсаций лучше всего подойдет CLC-фильтр, причем выходную емкость полезно увеличить до 1000—1500 мкФ на каждый канал.

В случае построения выпрямителя на полупроводниковых приборах предпочтение следует отдать высокочастотным диодам с большой площадью кристалла. Сами вентили можно зашунтировать слюдяными конденсаторами емкостью несколько тысяч пикофарад. Еще лучше собрать кенотронный выпрямитель. По цепи накала один канал усилителя потребляет ток около 1,5 А, хотя запас до 1,8—2 А, конечно, не помешает.

Схемы цепей питания подогревателей ламп — стандартные, с применением обычных противофоновых мер. В идеальном случае это использование постоянного стабилизированного напряжения.

Изготовление трансформаторов

Выходной трансформатор выполнен на базе серийного «сетевика» типа ТПП-286У производства Николаевского (Украина) трансформаторного завода. Такие же типоразмеры, конструктивные элементы и габариты имеют изделия серий ТПП 283—ТПП 289.

Все эти трансформаторы собраны на основе магнитопровода ШЛМ 25x40. Его конструктивные характеристики: сечение центрального керна — 10 см2, средняя длина магнитной силовой линии — 16 см, размеры окна 15x45 мм, толщина ст. ленты 0,35 мм. Во избежание насыщения сердечника под воздействием постоянного подмагничивания его собирают с зазором 0,25 мм.

Совет: При сборке стереофонического варианта усилителя постарайтесь найти трансформаторы из одной партии или, по крайней мере, с одинаковой датой выпуска. Это во многом гарантирует идентичность электрических характеристик магнитопроводов.

Каркас катушки трансформаторов серийного трансформатора имеет ширину 39 мм и глубину 13 мм.

Перед началом намотки с помощью напильника необходимо придать ему правильную геометрическую форму, в первую очередь, вывести прямые углы окна каркаса.

В противном случае, необходимое количество провода может и не вместиться. После этого следует прорезать до наружной поверхности дна те щели в щечках каркаса, через которые проходят выводы 1,2.а—2.6 и 3. Остается удалить заусеницы и слегка закруглить кромки прорезей, предназначенных для выводов обмоток, во избежание обрыва провода.

Анодная обмотка содержит 3000 витков, разделенных на 6 равных секций по 500 витков. Каждая из секций обмотки I выполнена в 5 слоев по 100 витков.

От 1300-го витка сделан отвод 7, который используется в ультралинейном режиме и обеспечивает коэффициент включения р=0,43. Вторичная обмотка состоит из пяти однослойных секций по 32 витка, общее количество витков — 160.

Рис. 3. Схема расположения обмоток и электрических соединений между их секциями.

Схема расположения обмоток и электрических соединений между их секциями показана на рис. 3. Указанное соотношение числа витков обеспечивает оптимальное согласование выходной лампы с нагрузкой сопротивлением 8 Ом. В

ыбор такого варианта не случаен, т. к. большая часть акустических систем высокой чувствительности имеет именно такое сопротивление.

Примечание. Для получения удовлетворительного звучания данный усилитель должен эксплуатироваться с АС чувствительностью не ниже 92 дБ/Вт/м.

Характерной особенностью конструкции катушки данного выходного трансформатора является его намотка двумя сложенными проводами. Выполнение обмоток сигнальных трансформаторов, особенно входных и междуламповых, жгутом из нескольких сложенных вместе проводов или литцендратом особой новинки не представляет и встречается сравнительно часто.

Гораздо реже подобная намотка применяется в мощных выходных трансформаторах. Таким приемом в некоторых своих моделях пользуются создатель торговых марок Audio Note и Kondo Хирояши Кондо и Сусуму Сакума — основатель «культовой» фирмы Tamura.

В рассматриваемой конструкции применение двух параллельных обмоточных проводов объясняется следующим образом:

• с одной стороны, проводник обладает свойством направленности, поэтому на качество звука влияет «полярность» его подключения;
• с другой стороны, катушка выходного трансформатора относится к числу весьма ответственных и трудоемких узлов ламповых усилителей.

Примечание. Вместе с тем, сразу же угадать правильное направление включения провода, а тем более быть в этом абсолютно уверенным, практически невозможно. Серия же подобных экспериментов — занятие продолжительное, крайне трудоемкое и дорогостоящее.

Учитывая, что амплитуда переменного напряжения, действующего в анодной обмотке выходного трансформатора, соизмерима с величиной анодного питания, а наиболее критичны к направлению включения проводов именно малосигнальные цепи, в которых одновременно действует и постоянный ток, было решено воспользоваться предложением В. И. Горюнова. Эта идея была опубликована в [Горюнов В. Письмо 1, «А если в параллель?» «Радиохобби» №6/2000, с. 42].

Дополнительным аргументом, говорящим в пользу данной конструкции, можно считать и тот факт, что при использовании двух проводов удается сэкономить 7—10% площади окна сердечника по сравнению со случаем, когда применяется один проводник сечением, равным суммарному, но большего диаметра. Для выполнения первичной обмотки выбран провод ПЭТВ-1 00,16 мм.

Технологически намотка катушки трансформатора производится следующим образом. Вначале с катушки с проводом на пустой барабан перематывается примерно половина, после чего можно приступать к работе. Использование такого метода, а не применение двух уже готовых бухт:

• во-первых, обеспечивает заведомое получение встречно-парал-лельного включения;
• во-вторых, это гарантирует однородность химического состава и кристаллической структуры материала обоих проводников.

В процессе работы необходимо внимательно следить за тем, чтобы провода ложились ровными параллельными рядами и ни в коем случае нигде не пересекались. Пример правильной намотки катушки показан на рис. 4.

Рис. 4. Пример правильной намотки катушки.

На нем провода, которые относятся к одному витку, выделены белым/ черным фоном. Между слоями анодной обмотки проложена изоляция в виде одного слоя бумаги толщиной 10—15 мкм от мощных т. н. «косинусных» конденсаторов. Активное сопротивление правильно выполненной первичной обмотки составляет около 220 Ом между выводами 1-14.

Примечание. Масло, которым пропитана такая бумага, смущать не должно, т. к. оно является отличным диэлектриком и, к тому же, прекрасно растворяется в парафине и/или техническом воске, нисколько не мешая нормальному ходу «проварки» катушки.

Рис. 5. Схемы расположения выводов секций обмоток на стандартном каркасе от ТПП: а — первичной; б — вторичной.

Вторичная обмотка выполняется также двойным проводом марки ПЭВ-1 0,5 мм. Междуобмоточная изоляция — комбинированная трехслойная.

Нижний и верхний слой из провощенной кабельной бумаги толщиной 0,08 мм. Не случится большой беды, если эта бумага будет пропитана трансформаторным или конденсаторным минеральным маслом. Внутренний слой — фторопластовая лента толщиной 50 мкм.

Последняя секция первичной обмотки изолируется двумя слоями фторопласта и одним электротехнического картона толщиной 0,3—0,4 мм. Схема расположения выводов секций обмоток на стандартном каркасе от ТПП показана на рис. 5.

Римской цифрой I указано первоначальное направление укладки проводов, а II — направление вращения каркаса катушки в процессе намотки. После намотки катушки и полной сборки всего трансформатора его следует целиком пропитать парафином либо техническим воском.

Резюме

При использовании выходного трансформатора рекомендованной конструкции усилитель имеет следующие характеристики: максимальная выходная мощность 4—6 Вт при коэффициенте нелинейных искажений 2,5—6% в зависимости от режима работы оконечного каскада. Частотный диапазон по уровню 1,5 дБ не уже 40 Гц — 22 кГц вне зависимости от схемы включения выходной лампы.

Номинальная чувствительность аппарата составляет приблизительно 0,11 В при работе оконечного каскада в тетродном и ультралинейном режимах, в триодном снижается до 0,2—0,23 В. Все параметры приведены для случая, когда схема не охвачена петлей общей ООС.

Предварительная настройка правильно собранного из заведомо исправных деталей усилителя сложностей не вызывает. Он обычно сразу же начинает работать.

Желательно проверить режимы ламп по постоянному току и при необходимости подкорректировать их. Целесообразно (при наличии осциллографа) убедиться в отсутствии самовозбуждения схемы.

После этого усилителю дают «прогреться» в течение 30—40 часов без подачи полезного сигнала на его вход. Данную операцию можно разбить на несколько этапов; здесь более важна суммарная наработка. В ходе этой процедуры происходит окончательное формирование компонентов, входящих в состав схемы, и принебрегать ею не следует.

Это явление объясняется просто: ориентация магнитных доменов материала сердечника трансформатора и упорядочение структуры проводников его катушки не может произойти мгновенно вследствие наличия «памяти» у металлов.

После предварительного «прогрева» аппарата начинается самый интересный этап работы — доводка изделия до кондиции «наивысшего предела». Поэтому столь подробное описание требований, предъявляемых к деталям, изучение методики их подбора и т. д. не случайно.

На примере предложенного усилителя хорошо видно, что, несмотря на кажущуюся простоту схемы, при построении аудиотехники имеется немало «подводных камней». Желающие могут попробовать «поиграть» с режимами работы триодов предварительных каскадов.

Сохраняя прежнюю величину напряжения анодного питания, изменением сопротивления резисторов в цепях катода и анода можно получить звучание всего аппарата от «махрово-лампового» до «плоско-транзисторного».

Совет. «Свежеиспеченным» выходным трансформаторам (особенно четко данный эффект выражен у однотактных аппаратов) необходимо дать наработать хотя бы 25—30 часов, только после этого они начинают «просыпаться».

На определенном этапе работы вы почувствуете, что начал «играть» каждый элемент и/или проводок, начнете понимать влияние применяемых материалов, увидите зависимость полученных результатов от общей компоновки устройства.

Резюмируя изложенное выше, можно сказать: простое повторение конструкций по описаниям, приведенным в различной литературе, обеспечивает получение звучания только некоторого «начального» уровня, который может быть менее или более высоким. Использование же полного потенциала, заложенного в ту или иную схему, зависит только от ваших способностей, вкуса и интуиции.

Литература: Сухов Н. Е. - Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками.

За свою радиолюбительскую карьеру, мной было собрано и испытанно более десятка различных усилителей на лампах - как двухтактных, так и однотактных, в том числе и с параллельным включением нескольких . Чаще всего в ход шли старые добрые и . Однако в интернете неоднократно мелькали схемы со строчными пентодами на выходе - 6п45с, 6п44с и 6п41с. На последней и решил остановиться, так как несмотря на более низкую мощность чем у 6п45-ки, она не имеет сверху неудобной и опасной пимпочки, куда подключают провод анода с высоким напряжением. Ещё больше подогрели интерес противоречивые отзывы на аудиофильских форумах - от восхваления, до полного отрицания её звуковых параметров. Как известно, лучше собрать самому, а тогда уже делать окончательный вывод. За основу взял принципиальную схему однотактного усилителя С.Сергеева, только немного изменил номиналы обвязок и смещение выходного каскада.

В драйвере стоит так привычная в выходе 6п14п - тут её роль второстепенна, предварительное усиление. В выходном каскаде - 6п41с с автоматическим смещением, которое отлично зарекомендовало себя своей простотой и стабильностью параметров работы лампы. Единственная трудность - мощный резистор, была решена элементарно. Так как поиск по коробкам с 10-ти ваттными зелёными керамическими резисторами результатов не дал (есть всё, кроме необходимых 450-680 Ом), пришлось спаять гирлянду из трёх МЛТ-2 на небольшой платке, 180х3=560 Ом.

На ней же собран и катодный резистор второго канала. Так как расчётная мощность 2 ватта - этих 6-ти хватает вполне. Всё равно пришлось бы думать, как закрепить 2 мощных трубчатых резистора.

Питание на УНЧ поступает от сетевого трансформатора, выпрямителя и дросселя. Трансформатор ТСШ-170 - от лампового телевизора, сюда можно поставить и ТС-160, ТС-180. В общем любой, способный обеспечить 250-300 В 0,3 А анодного и 6,3 В 3 А накального напряжения. Диоды выпрямителя - IN4007, дроссель - Др-0,1. Он имеет 1000 витков провода 0,25 мм (это если вы не найдёте готовый и будете мотать самостоятельно или брать сетевой трансформатор на его замену).

Несмотря на значительное напряжение и ток в выходном каскаде - около 0,06 А, рискнул поставить относительно слабые ТВЗ-1, более уместные в усилителях 6п14п. Как впоследствии выяснилось правильно сделал:)

Корпус для нашего однотактного УНЧ не мешало бы взять металлический, как всегда до этого и делал, но решил и в этом рискнуть, задействовав ненужную китайскую фронтальную колоночку, от 6-ти канального компьютерного усилителя. Этот номер тоже прошёл на ура:)

Акустическую систему выпотрошим, спроектируем будущее расположение радиоэлементов и выпилим необходимые окна.

Лампы естественно должны находиться сверху, их устанавливаем на металлическое основание - лист двухмиллиметрового алюминия, с вырезанными круглыми окнами под панельки.

Затем этот лист обклеивается самоклейкой цвета "металлик" в тон основному корпусу. После обклейки, отверстия под лампы аккуратно освобождаются с помощью лезвия.

Нижняя часть корпуса тоже усилена металлом - чтоб не вывалился тяжёлый сетевой трансформатор. На неё планировалось установить ещё и электронный фильтр питания, но в итоге от него отказался. Напряжения на выходе БП и так маловато (всего 260 В), поэтому терять 20 В на ЭФ - расточительство.

Сзади выпиливаем прямоугольное окно под текстолитовую панель гнёзд и разъёмов - сетевое, аудиовход и аудиовыход на динамики.

Эту панель так-же обклеиваем самоклейкой.

После чего вставляем все контактные элементы и прикручиваем её шурупами к предварительно выпиленному окну АС.

Большие электролитические конденсаторы установил на единое алюминиевое основание. Этих габаритных электролитов 4 - три для фильтра БП и один на 300 мкФ 63 В, установленный в катоде 6п41с.

Материал корпуса - ДСП, оказался очень удобен в обработке, а электромагнитные помехи от приборов, которых так опасался, абсолютно не слышны. Но об этом статьи - сборка, настройка и испытание схемы.

Сразу оговорюсь - данная антология никоим образом не претендует на звание пособия по ламповой схемотехники. 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.

Скептики уверяют, что некоторые схемы вообще звучать не могут "по определению". Вот одна схема, которая производит именно такое впечатление. Но все-таки она работала!

Это схема взята в качестве отправной точки. Усилитель выполнен на новых тогда пальчиковых лампах, по классической схеме на пентодах без общей ООС. Интересно решена цепь регулировки тембра ВЧ, но реально работать "на подъем" она может только при высококачественном выходном трансформаторе. Поскольку усилитель предназначался для электропроигрывателя, на силовом трансформаторе сэкономили. Если кроме звукоснимателя ничего больше к нему не подключать, электробезопасность с некоторой натяжкой соблюдается. Хорошо жить в цивилизованных странах - розетки правильные. Вот фаза, вот нейтраль, вот ноль. И во всех розетках почему-то одинаково. А у меня в квартире, например, часть выключателей стояла не в фазном проводе, а в нулевом. Что уж после этого от розеток требовать...

От пентодов в первом каскаде отказались довольно быстро. Два триодных каскада справлялись с этой задачей не хуже, а качество звучания возросло. Дальнейшее улучшение принесли ультралинейные схемы выходных каскадов. В таком включении экранная сетка присоединяется к отводу первичной обмотки выходного трансформатора. Возникающая при этом местная ООС значительно снижает выходное сопротивление каскада и повышает его линейность, причем усиление снижается ненамного. Правда, ультралинейная схема в основном использовалась в двухтактных усилителях. Ниже приведена схема типичного однотактного усилителя с ультралинейным выходным каскадом.

рис.2

Номиналы деталей в регуляторе тембра скорректированы с учетом современных требований - в оригинале они только горбатили АЧХ на 5 кГц. Впрочем, подъем ВЧ тогда вообще применяли редко. Варианты этой схемы буйно расцвели в эпоху совнархозов, когда партия и правительство решили завалить страну дешевыми радиотоварами. Ультралинейный каскад исчез, регулятор тембра упростили, а силовой трансформатор нередко упраздняли вообще или ставили только накальный. Экономили на всем, и это заметно. Звучание проигрывателей в картонных чемоданах помнят многие - неплохая середина, а больше ничего нет.

При повторении схемы можно отказаться от регулятора тембра, а вместе с ним исключить первый каскад усиления. Тогда в двухканальном варианте для драйвера понадобится только один двойной триод. Можно также ввести неглубокую ООС с выхода усилителя в цепь катода первого или второго каскада.

Повышению глубины ООС в ламповых усилителях препятствует набег фазы на разделительных конденсаторах. Для устранения этого недостатка межкаскадная связь должна быть непосредственной. И такая схема появилась:

рис.3

Поскольку при низком анодном напряжении крутизна лампы снижается, для получения необходимого усиления пришлось использовать пентод. Триоды с необходимыми характеристиками появились позже. Еще одна изюминка схемы - включение мостового регулятора тембра в цепь общей ООС усилителя. Достоинство этого решения в том, что при максимальном подъеме АЧХ исключается перегрузка по входу. Если регулировка производится в предварительном усилителе, риск такой перегрузки есть. Поэтому включение регуляторов в цепь ООС усилителя мощности применялось долгое время и в усилителях на транзисторах и микросхемах. Качество звучания, кстати, от этого явно выигрывает.

Прямой наследник этой схемы - усилитель Губина, неизменный участник выставок Hi-End. Он может работать с пентодным и триодным включением ламп выходного каскада. Для полного счастья можно предусмотреть и ультралинейный вариант.

рис.4

Однако у схем с непосредственной связью есть и недостатки. Первый - необходимость подавать анодное напряжение только после прогрева катодов. В противном случае высокое напряжение на сетках может вывести лампы из строя или сократить срок их службы. Для этого нужно использовать устройства задержки подачи анодного напряжения, или выполнить выпрямитель на кенотроне с большой тепловой инерцией катода. На худой конец можно использовать отдельный тумблер для анодного напряжения, но это не слишком удобно.

Второй недостаток - противоречие между экономичностью и качеством звучания. При использовании в выходном каскаде автоматического смещения приходится либо снижать анодное напряжение драйвера, либо смириться с увеличением мощности, рассеиваемой на резисторе в цепи катода.

Интересное решение этой проблемы нашлось на http://www.svetlana.com/. Можно подать сигнал в цепь экранной сетки выходного пентода, постоянное напряжение на ней обычно близко к анодному напряжению драйвера. Резистор автоматического смещения при этом может иметь относительно небольшое сопротивление. Правда, крутизна по экранной сетке значительно ниже, но зато и линейность лучше. Первая сетка при этом заземляется, а пентод превращается в своеобразный триод, работающий с сеточным током (режим А2). Но драйвер придется умощнять катодным повторителем.

рис.5

Кстати, если первую сетку выходного пентода не заземлять напрямую, ее можно использовать для подачи сигнала местной ООС, в том числе и частотно-зависимой. А это уже путь к созданию полосового усилителя без отдельного кроссовера.

Сходное решение драйвера используется и в другом усилителе. Он попал сюда из-за параллельного включения триодов выходной лампы. Однако минусов там немало, прежде всего - чудовищная расточительность. Из всей потребляемой усилителем мощности почти треть приходится на цепи смещения. Гораздо разумней было бы использовать для смещения отдельные выпрямители, а в драйвере - SRPP на двойном триоде средней мощности.