Предлагаю вниманию заинтересованных читателей второй вариант телефонного лампового усилителя, на этот раз с выходным трансформатором. Если описанный ранее усилитель предназначался для работы с головными телефонами, имеющими сопротивление от 100 до 600 Ом, то этот усилитель может работать с нагрузками от 15 до 600 Ом.
Какой из усилителей целесообразнее сделать?
Главное достоинство трансформаторного телефонного усилителя в том, что его можно довольно легко приспособить к широкому диапазону нагрузок, одновременно обеспечив хорошее демпфирование, - это делает его применение универсальным. К достоинствам можно также отнести меньший коэффициент гармоник в основном диапазоне рабочих частот, достигаемый благодаря достаточно легкой нагрузке на выходной триод (однако на самых низких и самых верхних частотах коэффициент гармоник в силу некоторых принципиальных свойств трансформатора растет). Говоря о легкости нагрузки, я имею в виду, что приведенная к аноду выходной лампы нагрузка оказывается весьма высокоомной, много больше выходного сопротивления лампы, и линия нагрузки на выходной характеристике лампы идет под небольшим углом, обеспечивая работу с минимальными искажениями (для лампового триода в этом отношении идеальной является нагрузка с бесконечно большим сопротивлением - на выходной характеристике это будет горизонтальная линия). По той же самой причине нет никакой необходимости в двухтактном выходном каскаде и, соответственно, не нужен обеспечивающий его работу парафазный каскад. Таким образом, естественно будет применить однотактный выходной каскад на триоде, работающем в классе А. При этом ток покоя лампы будет являться подмагничивающим для выходного трансформатора, и его сердечник должен иметь немагнитный зазор, исключающий насыщение магнитопровода и выводящий его в наиболее линейную область петли гистерезиса. Малые искажения и высокий коэффициент демпфирования такого выходного каскада не требуют введения какой-либо обратной связи, и это благоприятно сказывается на качестве звучания.
Перейду к описанию принципиальной схемы предлагаемого телефонного усилителя. В нем используются всего три лампы: одна 6Н23П-ЕВ (6Н23П) и две 6Н6П (6Н6П-И). Каждый канал усилителя (см. рис. 1) двухкаскадный, с гальванической связью между каскадами. Разделительные конденсаторы, заметно влияющие на звук, в усилителе отсутствуют.
Чувствительность усилителя - 0,5 В при максимальной выходной мощности. Верхняя граница полосы пропускания по уровню -3 дБ составляет не менее 60 кГц при самой низкоомной нагрузке и около 100 кГц при самой высоко-омной. Нижнюю границу полосы пропускания измерить не удалась, во всяком случае, на частоте 17 Гц (самой нижней у моего ГЗ-102) уменьшения амплитуды не отмечено. Нелинейные искажения определяются преимущественно второй гармоникой и составляют 2-3% при максимальной выходной мощности на частоте 1 кГц (по третьей гармонике - примерно 0,3%). При нормальной громкости искажения по второй гармонике на порядок ниже (падают пропорционально уменьшению сигнала) и совсем уж малы по третьей (амплитуда третьей гармоники падает пропорционально квадрату уменьшения выходного напряжения).
Конденсатор СЗ (рис. 1) является выходным элементом стабилизатора электропитания, установленным на плате усилителя (или в непосредственной близости от него). В источнике анодного питания этого варианта телефонного усилителя (рис. 2) имеется стабилизатор постоянного напряжения, что может быть очень полезно в том случае, если стабильность питающей сети оставляет желать лучшего (у меня дома, например, сетевое напряжение постоянно колеблется от 180 до 230 В!).
Стабилизатор состоит из источника тока на транзисторе VT2, резисторах R4, R5 и диодах VD8, VD9. Источник питает стабилизированным током последовательно соединенные стабилитроны VD2-VD7. При этом пять стабилитронов одинаковые, типа КС551А, а тип шестого необходимо подбирать в каждом конкретном случае (из-за разброса номинального напряжения стабилизации стабилитронов) для получения суммарного напряжения +(300 + 10) В. Стабилизированное напряжение с цепочки стабилитронов через RC-фильтр R3, С2 поступает на базу составного транзистора VT1, с эмиттера которого напряжение +300 В подается на оба канала усилителя для питания анодных цепей. Между эмиттером и коллектором этого транзистора включен обратно смещенный диод VD1, предохраняющий транзистор от электрического "пробоя" при выключении усилителя. Выпрямитель источника питания состоит из диодного моста VD10 и накопительного конденсатора СЗ. Элементы R1, R2, R6, R7, С1 служат для подачи в цепь накала лампы положительного потенциала +52 В, который уменьшает фон, возникающий из-за питания нитей накала переменным током.
При изготовлении усилителя основное внимание следует уделить выходным трансформаторам левого и правого каналов (см. рис. 3).
Магнитопроводы УШ 16 х 24 с пластинами толщиной 0,3 мм и каркасы катушек проще всего взять от унифицированных телевизионных выходных трансформаторов ТВЗ-1-9. При этом трансформаторы надо будет аккуратно разобрать, разогнув лапки обойм крепления магнитопровода. Затем катушки снимаются с магнитопровода, каркасы освобождаются от провода и перематываются, после чего трансформаторы собираются в обратном порядке. ТВЗ-1-9 имеют требуемый зазор в магнитопроводе, и его надо просто сохранить при сборке. Надетые на трансформаторы обоймы крепления необходимо плотно обжать на магнитопроводах тисками (но не молотком!). Катушка каждого выходного трансформатора секционированная, это нужно для увеличения полосы пропускания. Секций семь: три в первичной обмотке и четыре во вторичной. Номера секций соответствуют порядку их намотки на каркас. Секции 1, 3, 5 и 7 относятся к вторичной обмотке и содержат по 150 витков провода ПЭВ- 2 диаметром 0,3 мм (два слоя), намотанных виток к витку. Секции 2,4 и 6 относятся к первичной обмотке: 2 и 6 секции содержат по 1500 витков (6 слоев), а 4 секция - 2 000 витков (8 слоев) провода ПЭВ-2 диаметром 0,08 мм. Выводы начала и конца каждой секции пропускаются через отверстия в каркасе катушки, при этом первичная обмотка выводится на одну сторону, а вторичная - на другую, и они соответственно маркируются. Между секциями обмоток прокладывается изоляция толщиной 0,1 мм из пяти слоев микалентной бумаги или одного слоя лакоткани. Поверх последней секции накладывается изоляция в два раза толще. Намотав катушку, ее необходимо хорошенько проварить в расплавленном парафине, стеарине или церезине. Компаундами катушку не пропитывать! Секции первичной и вторичной обмоток соедините на приклеенных к трансформатору промежуточных расшивочных колодках в соответствии со схемой (см. рис. 3). Получившиеся две половины вторичной обмотки (II и III) в дальнейшем могут быть соединены или параллельно (начало II с началом III, конец II с концом III) для сопротивлений нагрузки от 15 до 100 Ом, или последовательно (конец II с началом III) для сопротивлений нагрузки от 150 до 600 Ом. Использовать переключатель для коммутации половины вторичной обмотки, на первый взгляд, удобно, но это внесет лишние нелинейные сопротивления контактов и может ухудшить звук.
Транзистор VT1 стабилизатора питания необходимо установить на изолированный от корпуса радиатор площадью около 100 см 2 . Под корпус транзистора лучше положить слюдяную изоляционную прокладку толщиной 0,05-0,1 мм, в противном случае радиатор окажется под напряжением +350 В.
Левый и правый каналы усилителя целесообразно будет разместить на одной плате (не обязательно печатной, можно использовать и навесной монтаж) толщиной 1,5-3 мм, лучше из гетинакса. На другой такой же плате смонтируйте элементы источника питания (кроме силового трансформатора). При компоновке элементов усилителя в корпусе постарайтесь разместить трансформаторы подальше друг от друга, особенно выходные от силового. Лучше еще и развернуть их друг относительно друга на 90°, чтобы уменьшить взаимные магнитные наводки.
Общие рекомендации по конструированию усилителя - экранирование, компоновка, выбор элементов, в том числе и проводов, - были уже даны в конструкции бестрансформаторного усилителя . В авторском экземпляре трансформаторного телефонного усилителя были использованы следующие типы элементов: все резисторы, за исключением R10, который был проволочным в керамическом корпусе, - южнокорейские угольные (Мощность одного такого резистора 0,25 Вт. Когда нужна большая мощность рассеивания, используются несколько резисторов. Их соединяют последовательно, чтобы увеличить максимально допустимое прикладываемое к ним напряжение ); регулятор громкости - дискретный, РП-1-57; конденсаторы в катодах - "Philips"; накопительный конденсатор выпрямителя корейский "Samhwa"; телефонное гнездо - "Neutrik". Монтажные провода были сделаны из кабеля "Recoton Road Gear OFC Speaker Wire 10GA": кабель расплетается на стренги, которые затем заключаются в лакотканевые (ни в коем случае не полихлорвиниловые! ) трубки, причем направление провода получается противоположным направлению надписи на кабеле.
Налаживание усилителя сводится к подбору типа шестого стабилитрона для получения напряжения +300 В на выходе стабилизатора при отключенной плате усилителя, подбору резисторов R7 в катодах половинок первой лампы до получения на катодах выходных ламп каналов напряжения +(42.. 44) В и балансировке усиления каналов подбором резисторов R1.
Перед началом первого прослушивания оставьте усилитель включенным на сутки, чтобы успели сформоваться электролитические конденсаторы. Перед каждым серьезным прослушиванием дайте усилителю прогреться около часа. Не забывайте периодически промывать все разъемы ваткой, смоченной в спирте. Полярность сетевой вилки также влияет на звук.
Успехов вам, самодельщики!
С. Куниловский
Журнал "Аудио Магазин" №2 1997 г.
Из-за большого объема информации и фотографий статья будет разделена на две части. В первой части Вы узнаете краткую информацию, которая поможет сориентировать Вас на предстоящую работу, во второй части я опишу , а так же поделюсь своими впечатлениями после его прослушивания.
Схема
За основу была взята классическая бестрансформаторная SRPP схема с использованием радиолампы 6н6п, автором которой является Олег Иванов. Схема была мной незначительно изменена и переработана. Были подобраны свои номиналы радиоэлементов и изменена часть схемы блока питания.В зависимости от выбора способа выпрямления анодного напряжения, можно применить выпрямитель на кенотроне либо использовать диодный мост.
Выбор в пользу использования в выпрямителе диодного моста либо кенотрона дело каждого. На диодах минимальное падение анодного напряжения, нет такой нагрузки на трансформатор, также не требуется отдельная накальная обмотка. Для большинства схем ламповых УНЧ диоды вполне подойдут 1N4007.
Кенотронное выпрямление напряжения является классическим методом в ламповой технике, многие отдают ему свое предпочтение из-за эстетических соображений и некоторых преимуществ над полупроводниковыми диодами.
Плюсы в кенотронном питании схемы:
— Плавная подача анодного напряжения, что позволяет продлить срок службы радиоламп усилителя (косвеннонакальный кенотрон);
— Практически полное отсутствие сквозного и обратного тока;
— Ограничение бросков тока в момент включения за счет плавного разогрева катода и подачи напряжения на LC-фильтр цепи анодного питания;
— Уменьшение величины импульсов тока подзаряда конденсаторов фильтра.
К недостаткам кенотронного питания можно отнести:
— Высокое внутреннее сопротивление, из-за которого происходит просадка анодного напряжения;
— Ограниченный ресурс работы кенотрона;
— Для питания кенотрона требуется дополнительная накальная обмотка и вывод средней точки анодной обмотки силового трансформатора;
-При неправильном подборе элементов фильтра, кенотрон может выйти из строя из-за броска тока.
Для устранения пульсаций анодного напряжения используют дроссель с индуктивностью порядка 5Гн (в основательном подходе индуктивность рассчитывается согласно пульсациям БП УНЧ). В данной схеме был использован дроссель Д31-5-0,14.
Макет
Для проверки работоспособности схемы обычно изготавливают макет. Во время работы с макетом можно неоднократно добавлять и менять расположение радиодеталей, менять компоновку, дорабатывать схему, так же решать вопросы, которые могут возникнуть при постройке лампового усилителя. Макет прост в изготовлении. Макетирование схемы можно выполнить навесным монтажом «на проводах» либо используя монтажные стойки. Фанерная основа для макета проста в механической обработке, хорошо сверлятся отверстия и податлива напильнику. Главное при распайке схемы сделать хорошую земляную (минусовую) шину.
Монтаж на макете отличается от финального монтажа на шасси. При сборке готового лампового усилителя не допустимы длинные провода и расположение незакрепленных элементов схемы на шасси.
Шасси и элементы корпуса лампового усилителя
Шасси обязательно должно быть железное, так же из этого материала изготавливают защитные кожухи на трансформаторы. Железо является ферромагнитным материалом, его использование убережет от различного рода наводок и избавит от возможности их появления.
Шасси можно самостоятельно выкроить из листового метала, например, из кровельного железа, использовать старый корпус от системного блока компьютера или подобрать подходящую по габаритам металлическую коробочку. Не стоит так же забывать о железных вентиляционных рукавах (коробах).
Защитные кожухи на трансформаторы изготавливаются по аналогии с шасси, либо используют уже готовые решения (различные металлические коробочки, стаканы-баночки из нержавейки). В защитных кожухах следует сделать вентиляционные отверстия для отвода теплого воздуха.
На этапе проектировании шасси следует задуматься о концепции общего вида готового изделия. Лакокрасочное покрытие должно быть нанесено на шасси до того как к нему будет что-то прикручено. Если будут использоваться различные декоративные накладки, то следует продумать заранее и сделать отверстия для их установки.
Радиодетали
Для предотвращения выхода из строя, перегрева и ухода в насыщение силовой трансформатор выбираем с запасом по мощности. Электролитические конденсаторы в фильтре цепи анодного питания также берут с 20% запасом по напряжению. Для уменьшения влияния температуры и внешних атмосферных факторов выбираем советские резисторы с небольшим запасом по мощности. Входные-выходные сигнальные гнезда, корпуса конденсаторов должны быть изолированы от шасси. Шунтирующие конденсаторы выбираются предпочтительно пленочные.
Перед монтажом подберите радиодетали путем измерения мультиметром близко к номиналу, согласно схемы. Так же неплохо проверить силовой трансформатор. Часто трансформаторы для экономии медной проволоки изначально недоматывались на заводах, что приводило к большому току холостого хода первичной обмотки, а это в свою очередь сказывается на гуле трансформатора.
Инструменты для работы
Для удобной работы при постройке лампового усилителя подойдут все слесарные инструменты. Диэлектрические рукоятки инструмента должны быть без повреждений изоляции. Многое, если почти не все, приходится дорабатывать напильником и надфилем.
Для того, чтобы просверлить отверстия в металлическом шасси используют ступенчатое сверло конусовидной формы. Так же для изготовления большого отверстия под ламповую панельку можно воспользоваться несколькими способами. Например, циркулем начертить окружность необходимого диаметра и по линии плотно сверлятся отверстия, затем надфилем стачиваются перемычки между отверстиями. Идеальным способом для сверления является использование сверлильного станка, но большинство лампостроителей обходятся обычной дрелью или шуруповертом.
Для пайки схемы используют мощный паяльник для лужения толстых проводов и проволоки, радиодетали паяются паяльником меньшей мощности, чтобы их не перегреть. Для снятия изоляции проводов и лаковой изоляции на проволоке подходит острый канцелярский нож или скальпель (при зачистки старайтесь не стачивать саму медную проволоку). Хороший пинцет здорово облегчит работу при монтаже и может быть использован как теплоотвод.
Штангенциркуль поможет с точным определением размеров деталей, а также поможет определить диаметры и отверстия для них. Для разметки отверстий используйте линейку и циркуль. Имея в своем радиолюбительском арсенале микрометра, Вы без труда сможете определить диаметр проволоки.
Расположение радиодеталей на шасси
Силовой трансформатор размещаем сверху шасси – это убережет выходные цепи от наводок, исходящих от трансформатора. Радиолампы, гнезда входа–выхода аудиосигнала делают подальше силового трансформатора. Гнезда, на которые будет подаваться-сниматься аудиосигнал, как и переменный резистор регулятора громкости, располагаем близко друг к другу, предпочтительно на передней панели ближе к выходным лампам.
Панельки радиолам лучше разместить на шасси так, чтобы усилитель не имел трехэтажный монтаж радиоэлементов. Умеренное свободное пространство в подвале усилителя позволит быстро внести в схему коррективы и облегчит доступность к радиоэлементам при ремонте.
Распайка схемы
Почти во всех ламповых конструкциях применяется навесной монтаж. При таком способе соединения использование проводов сводится к минимуму, все соединения радиодеталей осуществляются собственными выводами. На лепестках ламповых панелек распаивается часть схемы.
Заземление схемы на корпус шасси делают только в одной точке, точку выбирают экспериментально, подальше от силового трансформатора. Минусовая шина выполняется толстой медной проволокой и заземляется в той же общей точке заземления, что выбрали для заземления.
Перед тем как припаять провод, тщательно осматривайте на целостность его изоляции. Провода анодного питания (анодных цепей) и управляющих сеток не рекомендуется затягивать в жгуты, прокладывать параллельно либо близко друг к другу.
Провода по сечению токопроводящей жилы должны соответствовать потребляемой мощности тока накала и анода ламп. Например, если у вас лампа по паспортным данным потребляет ток накала 600мА, то и диаметр провода должны выбирать в соответствии с предельно допустимым значением тока. Для тока 600мА по таблице допустимых значений для проволоки диаметр провода будет иметь диаметр 0,56мм. Для нескольких ламп следует суммировать общий ток и соответственно подобрать подходящий провод необходимого сечения. Таким же способом определяют допустимую величину тока, которую сможет выдержать обмотка силового трансформатора либо дросселя.
Для устранения фона и дополнительных наводок накальные провода скручивают (два накальных провода по длине перекручивают между собой наподобие «косички»). Фон и наводки устраняются благодаря тому, что переменная составляющая токов наводок протекает по проводникам накала в противофазных направлениях и, соответственно, взаимно компенсируется.
Также для устранения фона накальную обмотку заземляют через искусственную среднюю точку с помощью двух резисторов одинакового номинала сопротивления. Резисторы порядка 100Ом-200Ом запаиваются совместно с накальными проводами на ламповую панельку. Одни концы вывода резисторов соединяются между собой, другие свободные выводы запаиваются к одному и ко второму лепестку накала ламповой панельки. Точку, в которой соединяются резисторы, заземляют на минусовую шину. Если трансформатор имеет у накальной обмотки средний вывод и напряжение на ней равное половине общего напряжения, то его заземляют без использования резисторов (та же средняя точка).
Накальные провода можно сделать параллельно от панельки к панельке, а не вести отдельными проводами к каждой. Для удобства распайки схемы накальные провода первыми припаивают к ламповым панелькам, а сами панельки поворачивают той стороной, которая обеспечит самый удобный монтаж радиоэлементов. Анодные провода от последнего электролита блока питания разветвляются «вилкой» к ламповым панелькам.
Несколько слов о наушниках
В схеме были использованы высокоомные венгерские наушники FDS-26-600 с сопротивлением катушки каждого динамика 600 Ом. Наушники с более низким сопротивлением не тестировались на данном усилителе, возможно, для достижения наилучшего звучания придется поставить выходной звуковой трансформатор (ТВЗ). Обычно ТВЗ перематывается под сопротивления нагрузки, в нашем случае нагрузкой являются наушники, чье сопротивление идеально подходит для данной схемы.
В сети интернет на одном из форумов посвященном ламповой тематике наткнулся на таблицу с данными эксперимента проводимым над схемой усилителя (пожалуйста, напишите в комментариях, чей был эксперимент и на каком форуме, чтобы можно было указать автора в статье). Как я понял, автор не использовал ТВЗ.
Дополнено: Посетитель сайта Андрей указал на автора эксперимента. Параметры радиоламп снимал Игнатенко Юрий Васильевич ссылка на
В самодельных ретро конструкциях нечасто можно увидеть бестрансформаторный двухтактный усилитель с фазоинвертором и с последовательным включением ламп, а ведь именно он, по словам Л. Кононовича, является более совершенным для использования в радиоприёмниках и радиолах высшего класса (журнал «Радио»1959г №6; статья «Усилители НЧ без выходного трансформатора»). Но столкнулся я с этой схемой несколько позже, в начале 70-х, будучи ещё школяром, даже собрал этот усилитель. Кстати, он неплохо работал, в составе радиоприёмника, но с трансформатором на выходе. Как давно это было. «Высококачественный усилитель» - так называлась статья из брошюры, посвящённой высококачественному воспроизведению звука. Но сейчас, как я понял, уже никого не интересует качественное звучание, главное, чтобы громко было. Вот и приходится мне затыкать уши, посещая театры и концертные залы.
 |
| Схема 70-х годов. |
Когда я тестирую ламповый усилитель с покупным выходным трансформатором, то наблюдаю сильный завал частотной характеристики (до - 10 дБ) в области низких частот (20 - 100 Гц). В попытке выровнять частотную характеристику – увеличиваю глубину отрицательной обратной связи и замечаю, что звучание становится ватным (теряется динамика звука, прозрачность), хотя приборы говорят, что всё отлично. Начинаю увеличивать число витков первичной обмотки трансформатора или включаю последовательно две первичные обмотки трансформаторов, для подъёма усиления на низких частотах, но тогда заваливается верх частотной характеристики за счёт роста индуктивности рассеивания. Ко всему надо добавить и нелинейные искажения, так как от тока, протекающего по обмотке, будет меняться магнитная проницаемость сердечника. Умолчу пока про фазовые искажения, незаметные на слух.
Попытка построить высококачественный усилитель для громкоговорителя без выходного трансформатора у меня пока не увенчалась успехом, так как всё упирается в акустический агрегат, который в большей степени несёт ответственность за качество звука, чем сам усилитель. В моём представлении гирлянда низкоомных последовательно включенных громкоговорителей в акустическом ящике, согласованная с усилителем, скорее всего не зазвучит. Даже в юности схема Кононовича работала у меня с выходным трансформатором, так как рассчитана была на дефицитные в то время громкоговорители 5ГД16 с сопротивлением около 400 Ом. А попытка увеличить количество радиоламп, чтобы обеспечить работу на низкоомную нагрузку превращает конструкцию усилителя в электропечку.
Зато увенчалась успехом постройка высококачественного стереофонического бестранформаторного усилителя для наушников. Я собрал усилитель на комбинированных триодах в целях уменьшения общего количества ламп.
Ламповый высококачественный усилитель для наушников.
Теперь так я бы назвал эту схему.
 |
| Фото 3. Макет усидитедя. |
Когда я уже стал забывать, что представляет собой качественное звучание, то собрал схему простого однолампового монофонического усилителя для наушников.
Этот усилитель работал на последовательно соединённые динамические головки наушников исключительно из-за сравнительно высокого своего выходного сопротивления 66 Ом, а поэтому не годился для стереофонического приёма с использованием бытовых, сравнительно недорогих наушников с комплексным сопротивлением динамических головок 30 – 33 Ом. Двухтактный ламповый каскад на триодах 6Н3П, (более широко распространённые радиолампы 6Н2П в этой схеме работать не будут, возможно, из-за большего их внутреннего сопротивления) охваченный обратной связью, уже обеспечивает выходное сопротивление порядка 33 - 40 Ом. Правда, путём дополнительных схемных решений, я пока дошёл до выходного сопротивления усилителя около 25 Ом. Я мог бы пойти и дальше, но вовремя остановился, так процесс мог отбросить меня в прошлое на целое столетие (в 1921 году проводились опыты по радиосвязи между Казанью и городами Поволжья), в то время, чтобы поднять мощность передатчика использовалось включение до 87 ламп в параллель. Несмотря на ещё не совсем холодную за окном погоду, отопление работало в полную силу.
В схеме на рисунке 1 первая лампа работает в усилительном режиме. Вторая половинка двойного триода – фазоинвертор. С катода и с анода этой лампы снимаются два сигнала одинаковой амплитуды, но сдвинутые друг относительно друга на 180 градусов. Коэффициент усиления этого каскада меньше 1. На выходе двухтактный последовательный каскад. Постоянное напряжение делится пополам для каждой лампы. Для этой схемы лампа 6Н3П, имея низкое анодное напряжение (100 вольт), удачно подходит. Цепочка R C – отрицательная обратная связь. С уменьшением номинала резистора, увеличивается глубина обратной связи, что в свою очередь уменьшает нелинейные искажения и выходное сопротивление каскада, в тоже время уменьшает коэффициент усиления. Так, если резистор в цепи обратной связи равен 10 кОм, то выходное сопротивление каскада - 33 Ом. Если R оос = 18 кОм, то R вых = 40 Ом.
Тем не менее, как вариант, можно уменьшить выходное сопротивление усилителя, не сильно увеличивая глубину отрицательной обратной связи, параллельным включением ламп в выходном каскаде.
Я испробовал и такое включение ламп в оконечном каскаде, несколько изменив схему. Наиболее заметно два параллельных включения. При включении в параллель три лампы, эффект на снижение сопротивления незначителен. Поэтому выстраивать цепочку ламп, чтобы добиться отдачи громкоговорителя я не стал. Дело за выбором из трёх вариантов.
Мне жуть как захотелось послушать хваленый теплый ламповый звук. Но купить аппарат, честно сказать, душит жаба. Поэтому, найдя схему несложного лампового усилителя для наушников , взвесив свои возможности и посчитав затраты, я понял, что для начала лучше быть не может.
То, что я представляю сейчас это уже вторая версия сделанного мной усилителя. Первая была собрана почти навесным монтажом. На нем я долго и плодотворно игрался с блоком питания. Из-за того, что собранный фильтр питания предлагаемый в оригинальной схеме не мог подавить пятидесяти герцовое гудение. Которое пропало только после установки «электронного дросселя».
Отличий от схемы по ссылке выше практически нет. Но мной было понижено анодное напряжение с 270 до 200 вольт и повышен номинал емкости С3 с 1 до 2,2 мкф. Так как у меня есть собранный девайс по аутентичной схеме, то можно сказать, что внесенные мной изменения не повлияли на качество звучания. По крайней мере на мой слух.
Так как я использовал , то говорить об использовании ламп 6Н1П и 6Н6П не приходится из-за очень большого тока накала (0.6...0.7 А на лампу). Зато понизив анодное напряжение, стало возможным применение менее габаритных электролитов.
Из-за того, что для использования ламп 6Н3П придется делать другую разводку печатной платы, остается только 6Н2П и 6Н23П. Эти лампы взаимозаменяемы, но и здесь есть подвох. Просто так заменить лампы одну на другую не удасться т.к. после замены любой из ламп усилитель необходимо настраивать, подбирая резистор Rk и добиваясь половины напряжения питания на анодах нижних ламп. А в остальном, да. Сначала можно сделать усилитель на лампах 6Н2П, как более дешевых, а потом перенастроить его под 6Н23П и сравнить звучание.
Немного о деталях. Все резисторы должны быть мощностью не менее 0,25 Вт Конденсаторы С3 и С4 должны быть рассчитаны на напряжения питания (я поставил чуть ниже, на 160 V, не те, что лежат в коробке), а вот конденсаторы в цепи катода С1 и С2 на напряжение 6...10 вольт, но так как они напрямую влияют на звук, то к их качеству необходимо предъявить повышенные требования и чем больше номинал конденсатора С1, тем лучше.
Немного о корпусе. После проблемы с анодным напряжением в ламповой технике есть еще одна проблема, это проблема корпуса. Подобрать уже готовый для своих нужд практически не возможно, а делать корпус своими руками не так уж легко. Поэтому я здесь применил старый проверенный способ изготовление корпусов из фольгированного текстолита. Ну и конечно куда без деревянных корпусных деталек в ламповой технике. :-) Габаритные размеры требуемой коробки примерно 160Х170Х50 мм.
Т.к. лампы сильно нагреваются для них сделал специальные отверстия в верхней крышке, но после недолгой эксплуатации выяснилось, что их катастрофически не хватает и пришлось досверливать как верхнюю крышку так и делать отверстия в нижней части корпуса для усиления конвекции воздуха.
Вот таким нехитрым способом на стоечках умещаются все потрошки усилителя. После улучшения конвекции воздуха для охлаждения ламп корпус хоть и нагревается, но не так сильно чтобы нельзя было спокойно тронуть рукой.
И в заключении о личных ощущениях от прослушивания. Глубокая детализация, мягкие не искаженные басы и тот самый ламповый звук. Про «тот самый» я не лукавлю. Разница в воспроизведении одной и той же композиции на лампе и на транзисторах, через наушники сильно отличается не в пользу транзисторов, (у меня с конца прошлого века стоит Pioneer A305R) а если еще и тембр блок отключить, то вообще всё очень грустно. Да, еще необходимо добавить то, что для получения должного удовольствия от прослушивания мне пришлось со временем обзавестись высокоомными наушниками Sennheiser HD 280-13 300 Ом. До этого были недорогие HD 180 и бананчики CX 215. Но басы на них были не выразительные, а иногда и похрюкивали когда делал музыку погромче.
Неожиданное продолжение.
Дело в том, что как-то пришел ко мне приятель, попить пивка, послушал аппарат и сказал, что без него домой не уйдет. Пришлось отдать ему девайс за небольшое вознаграждение. Но так, как я уже не мыслю себя у компьютера без этого усилителя, пришлось сделать еще один. Размеры платы 95х95. Так как корпус подбирал уже после того как сделал плату, мне не удалось реализовать идею бокового разъема питания поэтому пришлось вставлять его на место тюльпанов, а их сдвинуть к краю. Но и так не плохо получилось.
Корпус взял стандартный дюралевый 120х95х35 прикрутил сверху трансформатор, а на платке разместил усилитель и фильтр анодного питания.
Ну и для пущей важности закрыл трансформатор маленькой консервной банкой от зеленого горошка. Даже красить не стал. Она немного высоковата, зато идеально подходит по диаметру.
Многих радиолюбителей, желающих приобщиться к ламповому звуку, останавливает наличие в конструкции выходного трансформатора . Качество этого элемента во многом определяет конечное качество звучания всего усилителя. Готовые промышленные образцы стоят весьма дорого, да и не всегда есть возможность подобрать трансформатор под конкретную лампу или режим работы. А изготовить качественный выходной трансформатор в домашних условиях не каждому радиолюбителю под силу.
Потому, практически вместе с появлением лампы, радиоинженеры начали поиски путей исключения из схемы выходного трансформатора. Для снижения выходного сопротивления усилителя в ход пошли и катодные повторители, и параллельное включение нескольких ламп, мостовые и двухтактные схемы. Такая топология получила название OTL (без выходного трансформатора).
Подобные OTL-аппараты даже выпускались в промышленных масштабах, но, увы, лишь единицы из них имели достойное звучание. Потому интерес к таким схемам в последнее время заметно угас.
Однако, памятуя о том, что сопротивление (аудиофильских) наушников чаще всего лежит в диапазоне 32-600 Ом, что по сравнению с сопротивлением акустических систем в 4-8 Ом получается в несколько раз, а то и сотен раз больше, радиолюбители не оставляют попытки реализовать OTL-топологию в маломощных усилителях для наушников . Чаще всего встречаются вариации на тему SRPP-каскадов и параллельного включения ламп. Но бывают и другие варианты.
Один из вариантов предложил Морган Джонс в несильно далёких 90-х годах. В основу своей схемы он заложил схему усилителя EarMax, который выпускался одной известной фирмой и стоил около 1000$.
Изменив некоторые номиналы и типы используемых ламп (в оригинале была лампа 6Н1П), Джонс увеличил нагрузочную способность усилителя и обеспечил относительно качественную работу схемы на 32-омные наушники. Схема усилителя представлена на рисунке:
Увеличение по клику
Входной каскад обычный — с резистивной нагрузкой. Ток покоя составляет 3мА. В качестве R5 можно использовать два резистора номиналом 1,5кОм включенных параллельно. Выходной каскад для снижения выходного сопротивления усилителя без использования общей отрицательной обратной связи построен по схеме двухтактного катодного повторителя Уайта . Его ток покоя выбран 10мА, при этом его выходное сопротивление составляет всего 10 Ом. Общий коэффициент усиления всего усилителя составляет 22.
Как показали измерения, усилитель отлично справляется с наушниками сопротивлением от 300 Ом. При этом, чем ниже сопротивление нагрузки, тем получается короче спектр гармоник на выходе усилителя.
Для нагрузки в 32 Ом усилитель при больших мощностях (а максимум составил 32 мВт) имел дисбаланс положительной и отрицательной полуволн сигнала.
Изучением такого странного поведения усилителя при низкоомной нагрузке (ведь выходное сопротивление усилителя было достаточно низким) занялись два энтузиаста Джон Броски и Алекс Кавалли. В результате их исследований были изменены номиналы резисторов (и как следствие режимы работы ламп) выходного каскада. Это позволило оптимизировать распределение тока между плечами выходного каскада:
Увеличение по клику
В результате казалось бы незначительных изменений номиналов некоторых резисторов удалось повысить выходную мощность усилителя в 6 раз и полностью устранить асимметрию полуволн сигнала при низкоомной нагрузке. Так же существенно сократился «хвост» гармоник (до 4-ой, против 7-ой в исходном варианте) и расширился частотный диапазон в НЧ-области.
Но за всё приходится платить. Из-за внесённых изменений уменьшился общий коэффициент усиления до 19, и возросло выходное сопротивление усилителя до 53 Ом. Тем не менее, усилитель достойно справился с наушниками сопротивлением 32 Ома.
Для тех, кто не боится общей отрицательной обратной связи, Алекс Кавалли предложил вариант схемы:
Увеличение по клику
Здесь резисторы R3 и R10 формируют цепь общей ООС. Её глубина выбрана как компромисс: с одной стороны — понизить выходное сопротивление усилителя менее 32 Ом (с указанными номиналами получается 20 Ом), с другой стороны — общего усиления должно хватать, чтобы раскачать сигнал с выхода обычного CD-плейера. Алекс советует поэкспериментировать с номинала этих резисторов, чтобы подобрать оптимальное звучание под конкретные наушники .
Не все любят лампу 6Н23П , потому нашлись энтузиасты, которые доработали исходный вариант усилителя EarMax на базе ламп 6Н1П:
Увеличение по клику
Здесь также изменены номиналы резисторов для повышения нагрузочной способности усилителя, кроме того для оптимизации режимов потребовалось увеличить напряжение питания усилителя.
При повторении этого варианта обращаю ваше внимание на то, что лампа 6Н1П по цепи накала потребляет ток практически в два раза больше, чем 6Н23П. Это следует учесть при выборе трансформатора и изготовлении блока питания. Учитывая, что внутреннее сопротивление лампы 6Н1П (11кОм) значительно выше внутреннего сопротивления лампы 6Н23П (около 2,5кОм), последний вариант усилителя рекомендуется использовать с наушниками сопротивлением от 100 Ом.
Благодаря своей простоте, все приведённые выше конструкции легко собираются навесным монтажом без использования печатных плат.
Единственный конденсатор на пути сигнала это С4. Здесь следует использовать конденсатор максимально-доступного вам аудиофильского качества! Не стоит использовать конденсаторы с рабочим напряжением ниже указанных на схеме, так как до полного прогрева ламп напряжение на них может достигать напряжения питания усилителя.
Схема блока питания не приводится, так как здесь любой радиолюбитель может развернуться в полной мере своей аудиофильской испорченности. В оригинале усилитель запитывался от обычного мостового выпрямителя с C-L-C фильтром. Не было предусмотрено никаких цепей по задержке подачи анодного напряжения до прогрева ламп. В поздних моделях усилителя для снижения уровня фона ввели питание накала ламп постоянным напряжением.
При повторении конструкции можно реализовать питание усилителя от кенотронного выпрямителя , что автоматически защитит катоды ламп, или, учитывая небольшой ток потребления схемы, от параметрического стабилизатора .
При прослушивании усилителя даже оригинальной (недоработанной) версии все отмечали чистое и ровное звучание без излишней ламповой мягкости с чёткой проработкой ВЧ-области и потрясающими «низами», обычно не свойственным ламповым усилителям. Несмотря на казалось бы небольшую выходную мощность, уровень громкости был более чем достаточный, а иногда превышал разумные пределы.
Учитывая доступность деталей и простоту конструкции, сборка этого усилителя может стать неплохим занятием для морозного зимнего вечера, шансом приобщиться к ламповому звуку и простым способом поднять звучание ваших наушников на совершенно другой уровень.
Собирая и налаживая схему, помните, что в ламповых конструкциях присутствуют высокие напряжения опасные для жизни! Будьте внимательны и осторожны. Соблюдайте правила техники безопасности при работе с высоким напряжением. Не забывайте разряжать конденсаторы перед проведением работ внутри усилителя.
Удачного творчества!
Главный редактор «РадиоГазеты».
