Чисто триодный усилитель с претензиями на истинный High–End.
Почему именно триоды? Во-первых, триод это действительно классика – прародитель всех электровакуумных приборов. Триоды по сравнению с пентодами имеют меньшее усиление, но и меньшее внутреннее сопротивление. Первое требует большего усиления предварительных каскадов (что в принципе не слишком сложная задача), а второе — благоприятно сказывается на улучшении демпфирования выходного трансформатора.
↑ Идея
Идея создания конструкции усилителя с действительно классическим ретро звучанием зрела давно. Но идея сформировалась полностью, когда при переборке старого склада обнаружил триоды 6Н13С.
С лампами определились. Следующий вопрос, который до сих пор не имеет однозначного ответа двухтактный или однотактный (представляю, сколько будет комментариев относительно этого вопроса). Выскажу свое мнение. Для меня решающим аргументом как не парадоксально было, что в наши дни сложно найти высокочувствительную акустику.
Значит, нужна мощность. Работа в параллель это уже метод, а не принцип. Еще учтем, что триоды обладают худшим КПД по сравнению с пентодами. И окончательно, доводом в пользу выбора двухтактного каскада на триодах стал тот факт, что в спектре гармоник триода наиболее значимой является четная вторая гармоника при гораздо меньшей нечетной третьей. Учитывая, что в двухтактном выходном каскаде четные гармоники выходных ламп в значительной степени компенсируются, нетрудно сделать вывод.
Источник питания УНЧ
Для питания схемы использовался трансформатор типа ТС 20/60, который перемотан так, чтобы получить на выходе соответственно: 6,3 В 3 A и 180 В 250 мА.
Лампы разогреваются используя переменное напряжение 6,3 В. Резисторы R8 и R9 симметрируют напряжение, уменьшая гул сети. Светодиод D указывает на работу усилителя. Постоянное анодное напряжение (+ Uz) получается после выпрямления напряжения переменного тока 180 В (выпрямительный мост M) и фильтрации его через RC-фильтр, состоящий из высоковольтных конденсаторов C1, C2 и C3 и резистора R1. Резистор R2 разряжает конденсаторы после выключения питания.
↑ Схема
Рассмотрим некоторые особенности схемного решения. Схема не претендует на особую оригинальность, все решения неоднократно описывались в литературе. Но в процессе сборки приходилось неоднократно менять даже принцип. Не все получалось, как задумывалось. Блок питания согласно концепции выполнен на кенотронах. Выбор смещения был выбран автоматический, причем раздельный для каждой лампы (R19-C7, R20-C8). Это позволяет не так тщательно подбирать лампы и следить за током в процессе старения. Режим ламп выходного каскада Ua=270В Ia=70 мА (режим класса А).
Обычно предвыходной каскад является фазоинвертором, но в связи с тем, что выходной каскад имеет малый коэффициент усиления, требуется повышенное напряжение на управляющих сетках. В связи с этим в данном случае предвыходной каскад (V2A, V2B) также выполнен по схеме симметричного двухтактного усилителя с общим катодным резистором R14. Достоинство такого каскада заключается еще и в том, что благодаря противофазности переменных составляющих катодных токов V2A и V2B переменное (звуковое) напряжение на резисторе R14 отсутствует и поэтому нет необходимости шунтировать его электролитическим конденсатором.
Еще одно оригинальное решение, которое мне очень понравилось, было подсмотрено у Уйм де Джэгера
(«Elektor Electronics» №6/ 2007, с. 38-44)
. Гибридное «автофиксированное» смещение. Подача напряжения от отрицательного источника – 50В через резистор R11 и от общего провода через R14 увеличивает эффективное напряжение питания этого каскада и позволяет ему без ограничения развивать на анодах до 70В переменного звукового напряжения (среднеквадратическое значение).
Входной каскад на V1A, V1B выполнен по схеме дифференциального усилителя. У полной симметрии всех каскадов по анодным цепям есть и еще одно положительное качество — хорошая компенсация пульсаций и помех анодных напряжений питания. Выключатель S1 позволяет замыкать или размыкать цепь общей ООС глубиной 10 дБ, что дает возможность на слух выбрать наиболее приемлемое для акустики и ушей звучание.
О лампах усилителя
В качестве предварительной лампы использовались популярные импортные триоды ECC83 с низким энергопотреблением. Они имеют большое усиление (около 100), большое внутреннее сопротивление и небольшой анодный ток. Для питания нитей накаливания можно использовать два напряжения — 6,3 В или 12,6 В. Для подачи 12,6 В напряжение накаливания должно подаваться на ножки 4 и 5 (подключены последовательно). Если есть доступное напряжение 6,3 В, подключаем накалы параллельно, замыкая выводы 4 и 5 и прикладывая напряжение также к контакту 9. Лампа ток потребляет 150 мА при напряжении 12,6 В или 300 мА при напряжении 6,3 В.
В качестве оконечной лампы использовался низковольтный двойной триод советского производства 6H13C. Эта лампа содержит в красивом стеклянном баллоне два триода мощностью около 13 Вт каждый. Она может питаться от низкого напряжения 90 В и ток анода — 70-90 мА (каждого триода). Там нет большого коэффициента усиления, только около 2,5.
Напряжение накала составляет 6,3 В, в то время как требуемый ток свечения довольно большой, до 2,5 А. Лампа при работе очень горячая, помните об этом при проектировании усилителя.
↑ Оживление проекта
И так приступаем.
Не смотря на простоту схемного решения, воплощение в жизнь проходило как ни когда с проблемами. Относительно большие токи, значительная рассеиваемая мощность на элементах, постоянно требовало вносить коррективы в проект. Вначале планировалось выполнить блок питания на одном кенотроне 5Ц3С.
Но из-за огромного падения напряжения и предельного режима работы лампы пришлось отказаться от такого могучего кенотрона. Пришлось применить два (в параллель) 5Ц4С. Но как говорится, что не делается все к лучшему. 5Ц4С позволяет подачу анодного напряжения без предварительного прогрева, что позволило отказаться от схемы задержки или дополнительного выключателя анодного напряжения. Расчетная мощность катодных резисторов 6Вт так же не выдерживала теплового режима. Пришлось применить остеклованные 25Вт.
Но загадочней всего была работа силового трансформатора ТС-180. При оптимальных токах и нагрузках его нагрев был предельный. Предвкушая, советы и предположения скажу, что варианты были опробованы практически все, от замены магнитопровода до перемотки. Потребляемый ток под нагрузкой 0,8А по этикетке 0,85А нагрев предельный – мистика! Меняем конструктив ставим вентилятор. Все в норме, даже оригинально.
Но что это мы о грустном. Главное схема работает, практически без наладки выдает заявленные параметры. Элементарнее соблюдение правил монтажа, фон наводки отсутствуют.
Впервые применил гибридный монтаж – основные элементы расположены на планке выполненной печатным способом, а соединения с панельками навесными проводниками. По честному, классический навесной монтаж проще и менее проблематичней. Ну и как обычно задержка с дизайном и изготовлением корпуса.
ТРИОДНЫЙ ЛАМПОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ «ФОКУС»
Как-то так получалось всегда, что свои ламповые усилители я строил с выходными каскадами на лучевых тетродах и пентодах. Почему-то выходные триоды в мои конструкции не попадали. Возможно, сыграло свою роль расхожее мнение о том, что триодный звук хорош только для классики, вокала и джаза (в основном рок слушаю), а, может, потому, что имею больший выбор именно тетродов и пентодов. В общем, как бы то ни было, решил восполнить этот пробел и попробовать триод. За именитые и довольно дорогие 300В, 2А3, 2С4С и т.д. хвататься без опыта смысла не было, поэтому свой выбор остановил на косвеннонакальных мощных стабилизаторных триодах 6Н13С (6Н5С их полный аналог). Для однотактного усилителя они не годятся из-за «врожденной кривизны», а вот для двухтактного подойдут. В качестве исходной была выбрана схема Уйм де Джегера, которая представляет из себя классический «Вильямсон». Ознакомиться со всеми ее преимуществами и недостатками можно тут, здесь только приведу оригинальную схему.
С Уйм де Джегером я сразу не согласился в вопросе смещения выходных ламп. При выбранном токе покоя каждого триода 70 мА четыре резистора автоматического смещения превращаются в адскую печку, поэтому смещение ламп выходного каскада было решено переделать в фиксированное. Кроме того, такой подход еще и улучшает звучание усилителя. Других разногласий с автором схемы не возникло, так что в остальном она осталась без изменений. В качестве входной лампы изначально планировалась 6Н2П, во второй каскад 6Н1П, а место в выходном каскаде, как я уже говорил, застолбила 6Н13С. Схему перерисовал на свой лад и предлагаю вашему вниманию.
Что же, теперь самое время подумать о питании. В своей слегка видоизмененной схеме усилителя мне пришлось разделить анодное питание первых двух каскадов и выходного, поскольку 6Н13С – относительно низковольтная лампа. Поэтому в блоке питания мне понадобятся два анодных выпрямителя – на 180 В для выходного каскада и на 270 В для первых двух. Также будут нужны два «подземных» источника: на -50 В для каскадов раскачки и -100 В для смещения ламп выходного каскада. Дабы продлить срок службы ламп, который далеко не бесконечен, не помешает соорудить несложный софтстарт с задержкой и плавной подачей анодного напряжения. Исходя из этих соображений, появилась страшная на первый взгляд схема блока питания.
После первого шока и более внимательного рассмотрения видим, что страшного ничего и нет. Три конденсатора в цепи первичной обмотки силового трансформатора Т1 образуют простейший фильтр сетевых помех, резистор R1 – разрядный. Обмотка 4-5 трансформатора – анодная для питания выходных триодов. Быстрые диоды в выпрямителях применены для уменьшения коммутационных помех. Выпрямленное напряжение сглаживается емкостным и электронным фильтрами, причем электронный фильтр имеет по отдельному активному элементу (транзистору) для каждого канала, что сделано для развязки стереоканалов по питанию. По аналогичной схеме собран источник анодного напряжения +270 В для первых двух каскадов. Электронные фильтры включаются электромагнитным реле К1 примерно через 45с после включения усилителя в сеть. То есть, сначала накалы ламп прогреваются без анодного напряжения, а потом это напряжение плавно нарастает в течение примерно 1 минуты.
Резисторы R10 и R17 разряжают конденсаторы фильтров после выключения усилителя. От обмоток 8-9 и 10-11 силового трансформатора питаются два «подземных» выпрямителя, включенных последовательно. Они дают два отрицательных напряжения: -50В для каскадов раскачки и -100В для смещения ламп выходного каскада. Накальных обмоток у «силовика» две – по одной на каждый канал. Резисторы R2…R5 образуют среднюю точку, на которую подан положительный потенциал с делителя R6R7. Это сделано для того, чтобы избавиться от фона с частотой 50 Гц, который неизбежно возник бы.
Все постоянные резисторы собственно в усилителе – МЛТ указанной на схеме мощности. Было бы лучше подобрать углеродистые УЛМ или ВС, но, как говорится, имеем то, что имеем. Токоизмерительные R19 и R20 с допуском 1%. Регулятор громкости R1 желательно установить качественный, от него много зависит. У меня пока стоит китайский TOMY, полет нормальный. Электролитическим конденсаторам будет жарко, так что пришлось раскошелиться на 105-градусные. Требования к межкаскадным конденсаторам всем давно известны, я применил МКР Х2, которые при низкой цене показали себя с наилучшей стороны. С1, С8 и С9 – пленка. Выходными трансформаторами пока побудут накальные ТН33, если удастся найти человеческие – заменю. В блоке питания та же картина – резисторы МЛТ и 105-градусные электролиты. Причем емкости фильтров шунтированы пленкой, а емкости на выходах электронных фильтров – бумагой в масле. Собранный на скорую руку макет одного канала внушил некоторые надежды на успех моего предприятия.
Корпус у меня, как всегда, начинается с чего попало. На этот раз мне попался кусок дюрали подходящих размеров, но в нем были прорезаны два прямоугольных отверстия, с которыми пришлось изрядно помучиться, так как они были ну никак не к месту. Очень долго вертел этот кусок и так, и этак, пока не удалось все-таки более-менее приемлемо «скомпоновать дизайн». После разметки, сверления и прорезания необходимых отверстий – основательно прошелся по листу крупной шкуркой с керосином, и вот что вышло.
Следующий шаг – крепление ламповых панелек и миллиамперметра, который предварительно разобрал и вклеил в него два желтых светодиода для подсветки шкалы.
Монтаж схемы усилителя у меня выполнен навесным способом, на лепестках ламповых панелек и общей шине, которая смонтирована над этими панельками. Подстроечные резисторы для регулировки смещения вынесены на дальнюю часть этой панели-шасси и позволяют при необходимости оперативно подстраивать ток покоя выходных триодов.
Теперь пришло время изготовления собственно корпуса. И сделать его решил из буковых разделочных досок, разделав их на заготовки нужного размера. Задняя стенка сделана из текстолита толщиной 6 мм и оклеена самоклейкой под бук. На ней размещены входные коннекторы и гнездо для сетевого кабеля, совмещенное с отсеком для предохранителя. В лицевой панели я просверлил крепежные отверстия под саморезы, а также отверстия для регулятора громкости и тумблеров – сетевого и отключаемой ООС. Деревянные детали задул глянцевым прозрачным лаком из баллончика.
Когда они высохли, при помощи жестяных скоб прикрепил к бортам бумажно-масляные конденсаторы. Установил регулятор громкости, также снабдив его желтым светодиодом и украсив двумя дисками из серой и черной пластмассы. Собрал все в кучу и увидел, что промахнулся с высотой бортов. Пришлось снизу прикрутить к ним по деревянной линейке,чтобы увеличить их высоту. Результат:
Наконец, обе части корпуса скручены друг с другом саморезами. Дальнейшая сборка теперь будет в полноценном корпусе.
Коробочка с четырьмя отверстиями за конденсатором и есть блок с подстроечными резисторами для регулировки смещения. Валы резисторов слегка утоплены в поверхность блока, чтобы случайное касание не нарушило регулировку. Далее устанавливаю выходные клеммы, выходные трансформаторы и соединяю по схеме. Подключаю сетевой тумблер, миллиамперметр с переключателем. Ну, и так далее.
Теперь блок питания. Собрал его на печатной плате и закрепил ее в подвале под одним из выходных трансформаторов, а силовой тор – под другим. Провода обрезаю до необходимой длины, чтобы не было петель, и стягиваю хомутами-стяжками.
Первое включение! Искр и дыма нет, лампы прогреваются, анодное напряжение нарастает… елки-иголки! Вместо 270 В анодного вижу 340, а вместо 180 В – 210! Промашка досадная! Измеряю режимы ламп – в первых двух каскадах рассеиваемые мощности на анодах не выходят за пределы максимально допустимых, в выходных каскадах превышение на 1 Вт. Что ж, увеличение напряжения питания делает драйвер линейнее, это даже лучше. А токи выходных ламп немного уменьшу, хотя это делать и не обязательно. Теперь можно переходить к измерениям параметров усилителя. Интересно, что за зверь получился.
Должен сказать справедливости ради, что первые тесты не очень порадовали. Некоторое время я игрался с лампами первого и второго каскадов и остановился, наконец, на такой «конфигурации». В первом каскаде стала пара удачно купленных 6Н2П-В со штампами «ВП». А вот во втором каскаде неожиданно прописались найденные в закромах явно бывшие в употреблении новосибирские 6Н1П-Е 60-х годов. Что интересно, их электродная система абсолютно непохожа на таковую у обычных 6Н1П, она больше смахивает на 6Н3П. Так вот: звучат эти лампы просто великолепно! Даю картинку: слева 6Н1П-Е, справа – обычная 6Н1П.
Возвращаюсь теперь к теме измерений. Проводил я их в двух режимах – с разомкнутой ООС и с замкнутой при одинаковой выходной мощности – 10 Вт. В первом случае чувствительность была 0,2 В, во втором 0,45 В. Результаты тестов в табличке:
Снятые АЧХ для режимов с разомкнутой ООС и замкнутой соответственно:
Да, это, конечно, не фонтан, но давайте на минуточку вспомним, какие в усилителе выходные трансформаторы. Правильно, ТН33. Можно ли от них ожидать чудес? Нет, конечно. Но даже при всем при этом звучанием своего первого триодного (именно триодного, а не псевдотриодного, где тетроды и пентоды включаются по триодной схеме) усилителя я очень доволен. Чувствуется мощь, свобода, раскованность в звуке, отличный бас, чистейшие верха. Точность и сфокусированность, отсюда и название усилителя – Фокус. Никакого намека на вялость и сухость, как характеризуют триодный звук матерые представители «пентодной палаты». При замыкании ООС звучание становится несколько зажатым, как бы скомпрессированным. Мне больше по душе безООСный звук, несмотря на его худшие параметры. Это как раз тот случай, когда чаша весов склоняется в пользу субъективного восприятия, а не результатов измерений.
Осталось закрыть усилитель снизу крышкой с отверстиями для вентиляции, прикрутить ножки, одеть выходные трансформаторы в нержавеющие крУжки и заклеить декоративными накладками крепежные отверстия на лицевой панели, что и было сделано. Вот теперь, наконец, готово!
Это окончательный вид лампового усилителя, который решил назвать «Фокус». Автор проекта – Gamzan.
Форум по УНЧ
- ПРОСТОЙ ТРИОДНЫЙ ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ
- ЛАМПОВЫЙ УНЧ НА 6Ф3П (6BM8, 6PL12, ECL82)
- ЛАМПОВЫЙ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ АУДИОСИСТЕМЫ
- ЛАМПОВЫЙ УНЧ НА 6П14П И 6Н2П
↑ Финальные аккорды
Логическим завершением конструкции является субъективная оценка качества звучания. Аппарат незамедлительно был доставлен к спецам. „Корифеи“, как и следовало ожидать вначале, раздолбали как дизайн так и конструктив (ну на то они и „корифеи“). То железа пожалел то вентилятор надо ставить не меньше как за 10$, ну понятно я к этому уже отношусь спокойно. Ну наконец усилитель заиграл. По отвлеченным дифирамбам о триодном звуке я понял, усилитель удался. Особенно впечатляет звучание без ООС, поражает динамика звука. С ООС звук более ровный, но создается впечатление некоторой зажатости (по ламповым меркам).
Повторяясь скажу, большое значение имеет качество фонограммы. Особое наслаждение доставляет прослушивание оригинальных CD с глубоким динамическим диапазоном – джаз, рок. Как не банально звучание «Abbey Road» Beatles навеяло столько ностальгически чувств описать трудно. К сожалению не удалось послушать на раритетной акустике (ушли к новому хозяину) открытого типа (аналог акустики „Симфония 2») без всяких фазоинверторов и мешков с ватой на динамики 6ГД2. По мнению спецов такой дуэт дал бы незабываемый звук.
В заключении вердикт: «SPRING» — усилитель достойный повторения.
Рецепт и ингредиенты
Корпус из ламинированного ДСП толщиной 16мм. Крепление внутреннее: рейки, шурупы, клей. Дополнительно утолщать стенки я не стал (кроме нижней части лицевой панели), мотивируя это тем, что акустика маломощная.
Внутреннее демпфирование корпуса: войлок, синтепон.
Под динамики надо подложить уплотнитель или «посадить» их на пластелин.
Основание: ДСП плита с декоративным алюминиевым уголком по периметру.
тест
Ножки регулируемые, на основе мебельных гаек «краб».
Фильтр – конденсатор МБГЩ-2 4мкф 160в.
Подключение динамиков синфазное.
Внутренние провода медные 1,5 мм «Одескабель».
Разъемы под «банан» советские приборные (бронзовый точеный контакт в корпусе из карболита).
Кабель «усилитель-АС»: Одескабель 2Х4мм; разъёмы «бананы» Profigold.
Итого: 72$.
Собрав корпус, закрепив и подключив динамики, расставьте АС в нужное вам положение в комнате. Прослушайте свою любимую музыку на интересующей вас громкости. Добавляйте войлок и синтепон «по вкусу», добиваясь нужного вам оттенка а звуке.
Спасибо за внимание и желаю успехов.
