Проект «BRASS». Часть 1. Ламповый усилитель по Нобу Шишидо и винил-корректор

Здравствуйте уважаемые читатели нашего любимого портала Datagor.ru! Меня не было слышно около года. За это время я успел стать отцом и времени на радиолюбительство стало внезапно меньше.
Но я не забросил свои радиоэлектронные изыскания, а воплотил в жизнь один из моих самых амбициозных проектов в сфере УНЧ. Было много времени на обдумывание и ничтожно мало на практическую реализацию. Проект вёлся неспешно, поэтому качество проработки деталей максимально высокое. Денег на достижение нужного мне результата не жалел и не шёл на компромиссы ради удешевления, или упрощения конструкции.

«BRASS»

— потому что всё живёт в корпусе из полированной латуни толщиной 1,5 мм и покрыто лаком. А остальные весёлые значения перевода см. в английском словаре.

Проект включает в себя:

— Основной стерео блок УНЧ по схеме Нобу Шишидо с двухтактным выходом на 6П3С. — Ламповый RIAA стерео винил корректор на 6Н2П. — Блок MP3, работающий по USB с флеш памятью. — Дистанционное управление блоком MP3. — Дистанционной управление потенциометром громкости основного усилителя при помощи щёточного двигателя.

В первой части серии статей я расскажу о сборке схемы основного усилителя и корректора для подключения винил-проигрывателя.

↑ Выбор схемы УЗЧ

Выбор схемы основного блока УНЧ был долог и мучителен. Я просмотрел уйму схем, как на нашем Датагоре, так и на сторонних сайтах. Даже послушал сэмплы самодельных усилителей на Youtube (что, кстати, предсказуемо оказалось бесполезным, так как съёмка не передаёт отличительных особенностей схем в плане звука).
Выбор встал между двухтактным усилителем на 6П3С и 6С33С. Обе лампы в двухтактном включении я уже слышал. На 6П3С у меня собран гитарный комбо-усилитель и звук этой лампы мне приятен. 6С33С много раз слышал у друга-аудиофила, который намотал выходные трансформаторы габаритной мощностью железа чуть ниже мощности рассеивания ламп в двухтактном включении, что не могло не повлиять на звук, который, моему уху, казался несколько надрывным, тем самым, исказив моё представление об этой лампе.

Остался вариант двухтакта на 6П3С. Среди статей на Datagor.ru приглянулась реализация товарища Михаила (Lektor) с его модификацией «Двухтактный ламповый усилитель на 6П3С по мотивам Нобу Шишидо». Изучив первоисточник и его модификацию, решился проверить всё на практике и подобрать звучание более благоприятное моему слуху.

Идея более токового драйвера однозначно мне приглянусь. Звук пентодного включения показался мне необычным, потому что привык к триодному звучанию.

Стабилизация сетки относительно высокого напряжения при помощи газоразрядного стабилитрона СГ16П на мой взгляд не вносит никаких изменений в звук — что я только не слушал в этом варианте от попсы до метала.

Обратная связь — тут я даже пробовать не стал, ибо являюсь ярым борцом с обратными связями в ламповых усилителях.

↑ По сусекам поскребу, по амбарам помету

Как я уже не раз говорил, у меня большинство проектов начинаются с корпуса. Я пошарил по кладовкам в конторе и обнаружил коробку с разным электробарахлом, которое осталось после прошлогоднего ремонта офиса. Из нее был извлечен железный ящик от старой системы сигнализации, электронный трансформатор 12 В для питания галогеновых ламп, четыре патрона под осветительные лампы с цоколем Е14 и пара больших настоящих железных трансформаторов 220/12 В, применявшихся тоже для питания низковольтных лампочек.

Тогда же родилась идея сделать усилитель, игнорируя устоявшиеся каноны лампового Hi-End, используя по максимуму найденное добро. Пока в голове идет обдумывание будущей схемы, она не дает покоя рукам.

↑ Схема из моего проекта

В итоге я собрал схему-гибрид с более токовым драйвером относительно оригинала и первозданным оконечником, но без обратной связи.

На схеме вы можете видеть блок корректора винила, о котором я расскажу чуть позже. Схема в высоком разрешении — в архиве внизу.
Резисторы от 0,5 до 2 Ватт MF 5%, 5 Ватт китайские керамические. Хочется отметить, что в моём варианте драйвера анодные резисторы (R30 на схеме) следует использовать мощностью 5 Ватт (резисторы на 2 Ватта почернеют). Все межкаскадные конденсаторы я использовал плёночные на напряжение 400 Вольт.

Перечень деталей

Ниже в таблице представлен перечень деталей, необходимых для сборки одного моноблока лампового усилителя. Для стереоварианта понадобиться в 2 раза больше деталей.

↑ Описание организации питания

Описание схемы начну с основного – блока питания, а точнее трёх блоков питания.
Главная проблема была найти сетевой трансформатор нагрузочной способностью не менее 0,38 А при напряжении 300-350 В на вторичных обмотках.

Решением стало закупить на местном радиорынке трёх трансформаторов ТАН-55 и включить вторичные обмотки последовательно.

Выводы ТАН-55

На фото также виден понижающий трансформатор 220/12В нагрузочной способностью 1А, который был введён в конструкцию позже, при разработке управления и подсветки.

Выпрямитель-фильтр я использовал двухуровневый.

На первой ступени фильтр на полевом транзисторе, или электронный дроссель (кому как удобнее) предложенный Loki и TANk, а на второй обычный П-фильтр (ёмкость + дроссель + ёмкость). Меди не жалел, поэтому и использовал пару дросселей Д47.

По выходу стоит делитель, чтобы снять напряжения порядка 40-60В и подать на среднюю точку накала для закрытия паразитного диода накал-сетка у лампы.

Блок питания выполнен на отдельной плате моноблоком с элементами двухступенчатого фильтра и выпрямителем смещения ламп 6П3С.

В анодном питании использовал диоды ультрафасты UF5408, а в смещении шотки BYV26C. Для удобства регулировки подстроечные резисторы установил у верхнего края платы. На каждый канал усиления своя плата питания.

Радиатор на транзисторе IRF740 типа «ёж» 54x32x25мм. При тестах на максимальную мощность усилителя нагревался до 37-39 градусов.

Входные электролитические ёмкости обязательно на 450В. Если использовать на 400 В и запустить без нагрузки однозначно будет «розочка». Плёночные конденсаторы взял с запасом, на 630 В.

Для питания корректора винила

использовал одну общую ступень с фильтром на полевом транзисторе и параллельную цепочку П-фильтра.

Токопотребление анода лампы 6Н2П менее 10мА, поэтому решил не делать на каждый канал отдельный фильтр на полевом транзисторе.

Накал ламп корректора винила запитан постоянным током с использованием всё этого же П-фильтра, что было не моей максималистической прихотью, а необходимостью. Фон в цепи накала удалось победить лишь введением дросселя (который намотал собственноручно проводом 0,35 на железе от дросселя Д232) в цепь.
Блок питания корректора винила

выполнен на отдельной плате.

Выпрямитель накала решил совместить на плате со схемой дистанционного управления и второго плеча П-фильтра высокого напряжения.

↑ Итоги и размышления

А получилось на удивление хорошо. При выходной мощности 5 Вт полоса воспроизводимых частот от 15 до 24.000 Гц. Очень мягкие и глубокие низкие частоты. Чистая и прозрачная верхняя половина звукового диапазона. Очень хорошая детальность.
В колонках никакого фона. На самом деле он есть, но на частоте 50 кГц его не слышат наши уши и не воспроизводят динамики. В схему пришлось ввести в схему элементы C1, C2, C8 (на схеме красным цветом) для ограничения по усилению ВЧ, так как наводки частотой в 40-60 кГц от Ташибры очень сильные и осциллограф их хорошо видит. Сказалось питание накалов ламп высокочастотным переменным током.

Без каких либо изменений в схеме усилитель можно подключить к обычному 50 Гц силовому трансформатору, выдающему необходимые напряжения и токи. Например к ТАН-104. В этом случае обозначенные красным конденсаторы из схемы надо убрать. Полоса воспроизводимых частот в область ВЧ тогда расшириться до 50-60 кГц.

На выходе можно применить большие красивые лампы типа 6Н5С, 6Н13С по одной на канал или даже 6С41С. Только надо будет учитывать возросшую мощность потребления. С такими лампами усилителю хорошо подойдет корпус из красного дерева и дизайнерские лампы накаливания. Тогда вечерами усилитель будет радовать вас не только приятной музыкой, но приглушенным мягким светом, выполняя роль ночника в гостиной или спальне. Вот вам и Chandelier.

Послушав несколько дней этот усилитель, я уже всерьез начал задумываться над его более тщательной и красивой реализацией.

Спасибо за внимание!

↑ Настройки баланса плеч и анодного тока выходных каскадов

Как я уже говорил, усилитель собран по схеме Нобу Шишидо, которую многие не один раз видели, а может и слышали. Остановиться я хочу на настройки баланса плеч и анодного тока выходных каскадов.

Из-за того что плечи фазоинвертора разбалансированы, нагрузочные резисторы R34 и R35 имеют разные номиналы – 24К и 27К соответственно.
Для выведения симметрии необходимо подать на вход усилителя сигнал (в моём случае это 1 кГц с генератора) и через плёночную ёмкость 1 мкФ 400 В промерить тестером уровень напряжения на резисторе R35, после чего разрядить конденсатор и выполнить измерение на R34.

Затем взять добавочные резисторы от 100 Ом до 3 кОм и включать их последовательно резистору R34 каждый раз замеряя значения напряжения, предварительно разряжая конденсатор. На моей плате резистор R34 составной для удобства настройки.

Далее необходимо выставить анодные токи каждой лампы 6П3С, для этого, регулируя напряжение построечными резисторами на платах питания, добиваемся падения напряжения на катодных резисторах +0,05В.

↑ Борьба с фоном

Я предполагал, что фона быть не должно, ведь я выполнил печатную плату по всем правилам разводки земли в ламповых усилителях. Но фон был. Товарищи с нашего форума давали много советов по устранению, но результат был всё тот же.
Решением стала статья «О монтаже сигнальных цепей в ламповом усилителе», которую разместил Игорь Котов несколько лет назад. (Очень советую прочитать и положить в закладки — вам это много нервных клеток убережёт). Выполнил так называемую двойную экранировку межблочного кабеля и фон исчез. Проблемой была наводка в довольно надёжном (как я сам предполагал) кабеле от компьютера к усилителю.

Корпус

Корпус является важнейшей частью лампового усилителя, поскольку он выступает в роли шасси, на котором крепяться трансформаторы, лампы, конденсаторы, разъемы. Сделать своими руками красивый корпус является достаточно сложной задачей, по этому выбор пал на использование универсальных корпусов. Так основой для шасси и кожухов трансформаторов послужили корпуса из алюминиевого сплава тайваньской фирмы Gainta. Достоинством этих корпусов является хорошее теплораспределение, легкость обработки, благородный внешний вид.

Конструктивно усилитель выполнен в виде 2-х моноблоков с открытым дизайном. Для шасси были выбраны корпуса B019BK размерами 275х175х65, на которых крепятся выходные и силовые трансформаторы, ламповые панельки, разъемы. А в качестве кожухов для трансформаторов использованы верхние части от корпусов B039BK размерами 171х121х106. Открытое оформление в сочетании с алюминиевым корпусом обеспечивают хорошее отведение тепла от ламп, которые в процессе работы значительно нагреваются.

Рис.1. Корпуса B019BK и B039BK — основа шасси лампового усилителя

↑ Корректор винила

Усилитель закончил, но мне показалось, что этого слишком мало и посмотрел в сторону своего переделанного проигрывателя виниловых пластинок «Мелодия – 103». Почему бы не взять сигнал напрямую со звукоснимателя, а не снимать его с каменного предусилителя? Так и родилась идея интегрировать в основную плату корректор винила на 6Н2П.
Стерео виниловый корректор решил делать на двойных триодах 6Н2П, так как её звуковые качества мною давно изучены (пускаться в эксперименты не захотелось). Схему выбрал следующую

Подстраивать звучание средних и высоких частот можно конденсаторами C20 (от 1n до 470n) и C21 (от 1000 pF до 3400 pF), перестраивая делитель частоты. Выходной конденсатор (обязательно плёночный, можно аудиофильские типа WIMA MKP10 и т.п.) максимальной ёмкости, но в пределах разумного, я впаял 10 мкФ.

Корректор заработал отлично, но опять прорезался фон, который удалось устранить, запитав лампы постоянным током с использованием П-фильтра. Дроссель мотал проводом 0,35 специально для накала на миниатюрном железе от дросселя Д232. Он получился индуктивностью 0,3H и сопротивлением 2 Ом.

Плата корректора и усилителя объединены, см. приложенный архив.

Отдельно хочется сказать о ламповых панельках и их креплении. Под пальчиковые лампы использовались панельки GZC9-Y-1, под октальные — панельки GZC8-1. Их монтаж провёл со стороны дорожек, для чего на плате все контакты были отзеркалены.

↑ Пилите, Шура, пилите. Ступенчатое сверло и матрицы для пробивки отверстий — в умелые руки

Попавший в руки железный ящик надо было превратить в корпус лампового усилителя. А для этого в нем надо сделать довольно много различных отверстий. Под входные и выходные разъемы, под ламповые панели, под выключатель и регулятор и т.п.
Сделать аккуратные отверстия большого диаметра в тонком материале не так то просто. Раньше я перепробовал множество различных способов и, в конце концов, остановился на определенном наборе инструмента.

Отверстия небольшого размера, примерно до 15 мм диаметром, я делаю ступенчатым сверлом.

Набор из 3х степ-бит от 4 до 32 мм в кейсе. Берём на Али вместе с кейсом!

Такое сверло у меня практически постоянно находится в патроне дрели. Удобно! Не меняя сверла, можно быстро сделать любое отверстие диаметром от 4 до 20 мм.

Делать большие отверстия под ламповые панели такими сверлами не очень удобно. При больших диаметрах требуется дрель с мощным крутящим моментом, а при малейшем перекосе сверло заклинивает. Для отверстий больше 20 мм я пользуюсь ручным «дыроделом».

Делается всё просто и быстро. Вставляем в отверстие диаметром 10 мм болт с матрицей. Накручиваем с другой стороны гайку-пуансон и делаем 3-4 оборота ключом.

Ровное отверстие с краями, не требующими дополнительной обработки, готово. Это простое приспособление легко справляется со стальными листами толщиной до 3 мм, алюминием и стеклотекстолитом толщиной до 4 мм.

Через 10 минут уже можно крепить на корпусе ламповые панели.