↑ Схема лампового усилителя С. Сергеева
Большая мощность и наличие подходящих ламп в драйверный каскад склонили меня к построению своего первого двухтакта.
Усилитель звучит очень хорошо и имеет такие параметры: Напряжение питания 360 Вольт Потребляемая мощность от сети 170 Вт Чувствительность 0,7 Вольт Выходная мощность 40 Вт
Вооружился списком деталей и пошёл на рынок. К сожалению, это единственное место, где у меня в городе можно купить радиодетали.
Усилитель на лампах: преимущества и недостатки
Каковы положительные стороны выбора интегрированного усилителя или предусилителя на лампах в сравнении с моделями, функционирующих на базе транзисторного усиления сигнала?
Наиболее существенные плюсы от выбора в пользу ламп включают в себя следующие пункты:
- Относительная простота конструкции. Схемотехника таких устройств существенно проще, нежели у моделей транзисторного типа. Все это сказывается на возможности и стоимости ремонта оборудования;
- Неповторимое звучание, обусловленное целым рядом особенностей и эффектов. В числе таковых – значительный динамический диапазон, высокая плавность перехода в амплитудное ограничение, очень приятный овердрайв и другие;
- Значительный срок службы ламп (от 10 000 часов) устройства;
- Высокая надежность и устойчивость прибора к коротким замыканиям под нагрузкой;
- Некритичность техники к температурным перегрузкам;
- Отсутствие «белого шума» (шипения), характерного для полупроводниковых моделей оборудования;
- Стильный внешний облик, который способен удачно и гармонично дополнить широкую гамму стилей интерьера.
Разумеется ламповый усилитель мощности не является воплощением сплошных достоинств. В противном случае представители этой технологии бы напрочь вытеснили транзисторные приборы аналогичного назначения. К числу слабых сторон устройства относятся:
- Солидный вес и габариты устройства ввиду того, что размеры ламп значительно больше транзисторов;
- Больший уровень шумности при работе прибора;
- Необходимость времени на предварительный прогрев ламп перед выходом на оптимальный рабочий режим усилителя;
- Высокое выходное сопротивление. Этот фактор несколько ограничивает спектр акустических систем, с которыми совместимы конкретные однотактовые либо двухтактовые ламповые усилители;
- Меньшая линейность в сравнении с полупроводниковыми устройствами;
- Высокое тепловыделение и расход электроэнергии;
- Низкий КПД (в пределах 10%);
- Подверженность усилителя на лампах ВЧ, УВЧ и СВЧ наводкам.
Без сомнений, исходя из количества слабых сторон, присущих предусилителям на лампах, их нельзя назвать идеальными. Но зато уникальный окрас звука, который получается при их использовании, компенсирует все перечисленные недостатки.
↑ Трансформатор питания ТСА-270
В качестве питающего трансформатора я хотел использовать неперемотанный типовой трансформатор, например ТС-180. Нашёлся для меня лишь ТСА-270, который я купил и ушёл домой, вполне довольный. Хоть и алюминиевая обмотка (индекс А), но паспортные параметры обеспечивает.
ТСА-270 я подключал так:
Выводы 7-17
используются для получения напряжения смещения одного канала
Выводы 4-14
для анодного питания одного канала
Выводы 11-(21-12)-22
на накал 6П36С одного канала.
Выводы 20-(10-10’)-20’
на накал 6Н1П обоих каналов. Приведённые мной обмотки как раз обеспечивают нужное напряжение и ток.
1.5. Последний рывок
Послевоенное развитие электронных ламп во всем мире определялось потребностями освоения диапазонов ультракоротких волн, вызванными к жизни развитием радиолокации, телевидения, связи и вещания на частотах десятки и сотни мегагерц. Именно с этими увлекательными делами и было связано начало выпуска ламп, известных как «пальчиковые» (с цоколями «гепталь» и «новаль»). Конструкции на «плоской ножке» теперь стали обычными для ламп любых размеров. Были освоены рамочные сетки и прочие новшества.
Справедливости ради надо отметить, что прототипы таких ламп были созданы тоже в Германии — для средств связи вермахта.
В 60-70 г. создано множество типов ламп нового поколения, имеющих фантастические по прежним меркам параметры и сверхэкономичные катоды — специально для работы в высокочастотных диапазонах, в каскадах широкополосного усиления и в импульсном режиме.
Многим знакомы сверхминиатюрные лампы с гибкими выводами. В основном они находили применение в ракетной и авиационной бортовой аппаратуре (модели прямого накала использовались в носимой связной технике).
Последним рывком техники радиоламп можно считать производство «нувисторов» — ламп, созданных как конкурент полупроводников, превосходящий последние в отношении стойкости к облучению потоком нейтронов. Думается, комментарии в этой связи не нужны.
↑ Плата для навесного монтажа
Хочу обратить внимание на свой нестандартный способ создания плат. Дело в том, что я не травлю печатку, я нарезаю фольгу на текстолите на квадраты размерами 2 см х 1 см и придумываю схему распайки деталей. Например:
Схема, по которой я впаивал детали на плату.
Чёрточки между квадратами — это перемычки. Так же есть более длинные соединения, они нарисованы как линии. Стрелочки на квадратах обозначают место, к которому будут припаиваться провода от панелек ламп, или питание и т.п. Например, 3L1 означает, что туда припаивается 3-й вывод первой лампы (6Н1П), 8L2 означает, что туда припаивается 8-й вывод 2-й лампы (6П36С). Т.е. первая цифра — это номер вывода, буква просто разделяет, а вторая цифра — это номер лампы. Я не предлагаю вам делать также, просто этот метод простой и экономит время и деньги. Получается «навесом» на текстолите.
Вот плата, что у меня получилась
1.3. Цоколи-пауки
В середине 30-х годов появились европейские лампы нового поколения — «красная серия». Впервые начала претворяться в жизнь идея «гармонических» серий: были разработаны наборы взаимосогласованных (как считалось) типов ламп — целевым образом для построения определенных классов массовых радиоприемников.
Это были лампы с необычным, так наз. бесштырьковым цоколем (с боковыми ламелями). Такие цоколи еще назывались «пауками». Впрочем, выпускались они также и с американским «октальным» цоколем, и с другими цоколями.
Особенностями нового этапа являлась уже чрезвычайно широкая номенклатура ламп, а также появление комбинированных ламп. Например: ACH1 — гексод с триодом. Электрические параметры к этому времени значительно повысились.
Трофейные радиоприемники с лампами «красной серии» в свое время в немалом количестве привозились из Германии. Лампы для них пользовались большим спросом, сейчас они довольно редки.
↑ Первый запуск
Первый запуск прошёл успешно. Одного жаль: на тот момент у меня не было мультиметра под рукой. Старый сломался, новый ещё не купил. В общем, настраивал варварским методом: регулировал смещение так, что бы оно было минимальным, но аноды не краснели. Вроде бы все работает, пора и в корпус прятать. И тут мне здорово повезло: знакомый моего отца отдал мне старинный неработающий гитарный УНЧ «Минор», который моментально был выпотрошен.
Корпус от «Минора» подошёл отлично, в него влезли два выходных трансформатора ТС180 (лёжа) и 2 платы самого УНЧ, а трансформатор питания ТСА-270 не поместился. Поэтому для БП был сделан отдельный корпус из ДСП и фанеры. Сверху корпус обклеен самоклейкой.
Были высверлены отверстия под панельки. Все установлено, и вот долгожданный запуск в корпусе. Включаю и… чуть не оглох от свиста по мере прогрева ламп! Ругаясь, выключаю питание, и иду на рынок за экранированным проводом, покупаю с запасом.
Отношение сигнала к шуму
Следующий параметр — соотношение сигнала к шуму, у современных ламповых усилителей чаще всего соответствует показателю 90 дБ и более. В целом данное значение можно считать весьма распространенным при сопоставлении характеристик различных девайсов, пусть даже и представленных в разных сегментах. Поэтому, если стоит задача — выбрать хороший однотактный ламповый усилитель или, к примеру, двухтактный, то рассматриваемый параметр не всегда объективно будет отражать конкурентоспособность того или иного девайса. Так или иначе, чем выше соответствующий показатель — тем лучше. Желательно, чтобы он был не менее 70. Некоторые топовые модели усилителей обеспечивают отношение сигнала к шуму на уровне более 100 дБ. Но и цена их, как и в случае с гармоническими искажениями, может быть внушительной.
↑ Борьба с возбуждением — экранирование
Для устранения самовозбуждения, проявляющегося свистом, пришлось экранировать цепи сеток триода 6Н1П, провода в цепи сеток двух 6П36С. Аноды 6П36С не экранировал. Свист прекратился.
Снова запускаю и слышу: один канал работает прекрасно, а в другом щелчки вместо басов, плюс вялая и хриплая средина. Тут я конечно расстроился. И чего я только не пробовал, а причина оказалась в неправильной экранировке сеток
. Экраны были заземлены неправильно.
Переделал, заземлил концы экранов звездой — это когда все провода в одну точку и на корпус. Наводки и возбуждение исчезли, прекратились щелчки в басах, басы стали чёткими, упругими, оба канала стали петь одинаково красиво.
Так как лампа 6П36С склонна к самовозбуждению, то при плохой экранировке может появляться свист, что свидетельствует о паразитной связи между входом и выходом усилителя. Провода нужно стараться делать как можно короче, провода несущие сигнал нужно экранировать. При самовозбуждении, проявляющем себя прерывистыми звуками низкого тона, щелчками так же может понадобиться установить антивозбудные резисторы в сетки 6П36С сопротивлением 0,5-1 кОм.
Конденсаторы
В установке лампового усилителя следует использовать различные типы конденсаторов для самой системы и блока питания. Они, как правило, применяются для регулировки тембра. Если вы хотите получить качественный и естественный звук, следует применять разделительный конденсатор. В этом случае появляется малый ток утечки, который позволяет изменить рабочую точку лампы.
Такой вид конденсаторов подключается к анодной цепи, по которой течет большое напряжение. При этом необходимо подключать конденсатор, который поддерживает напряжение больше 350 вольт. Если вы хотите применять качественные элементы, нужно использовать детали от компании Jensen. Они отличаются от аналогов тем, что их цена превышает 3 000 рублей, а цена самых качественных радиоэлементов доходит до 10 000 рублей. Если применить отечественные элементы, лучше выбирать между моделями К73-16 и К40У-9.
↑ Настройка и особенность фиксированного смещения
После покупки мулитьметра настройка стала лёгкой, прибор исправен и под рукой: резистором R9 выставил на катодах ламп одинаковое напряжение, и резистором смещения выставил напряжение по 0,55 Вольт.
Правда, есть одна неприятная особенность у фиксированного смещения. При изменении напряжения в сети происходит изменение режима лампы. Один раз напряжение в сети поднялось до 250 В и одна 6П36С вышла из режима, анод накалился, ток покоя возрос до 80 мА (при положенных 55 мА)! Благо, я это сразу заметил и выключил УНЧ. Пришлось поставить стабилизатор напряжения «Украина-3», мой выдаёт 215 В. Из-за недостаточного напряжения на первичке (а соответственно и на вторичке) напряжения и на анодах упали с положенных 330 В до 313 В. Я поднял ток покоя до 64 мА (падение на резисторах R12, R13 = 0,64 В).
Иные параметры
Остальные параметры — поддержка тех или иных коммуникационных стандартов, энергопотребление, являются значимыми, но второстепенными
На них имеет смысл обращать внимание при прочих равных по тем показателям, которые мы рассмотрели выше. Так или иначе, для современного усилителя типичным можно считать наличие поддержки достаточного количества стереопар — порядка 4, аудиовыхода для осуществления записи звука
Касательно энергопотребления — оптимальный его показатель составляет порядка 280 Вт.
Безусловно, при рассмотрении вопроса, какой ламповый усилитель лучше, играют роль и многие субъективные факторы. Чаще всего меломаны оценивают соответствующие девайсы, исходя из их: дизайна, качества сборки, уровня звучания, показателей эргономики.
Все указанные выше параметры могут сопоставляться с ценой девайса, которая может быть представлена в очень широком спектре значений. Но человек, для которого не особо актуален вопрос, чем ламповый усилитель лучше транзисторного, поскольку он знает ответ на него, цену, как мы отметили выше, не всегда может рассматривать как самый значимый критерий при выборе девайса для организации прослушивания любимых мелодий.
↑ Итого
После настройки была произведена покраска усилителя в чёрный матовый цвет с целью подновить потертый экстерьер.
Звучанием этого усилителя я был приятно удивлён. Слушаю я только рок, поэтому и при сравнении включал только его. Источником сигнала является компьютер со звуковой картой «Sound Blaster Audigy», а на выходе стоит 3-полосная акустика AIWA SXNH3. Усилитель звучит очень красиво: звонкие чёткие СЧ; не цыкающие, отчётливые ВЧ; офигенные мягкие упругие басы. Сравнивал его с SE на 6Ф5П и SE на 6П14П. Мой двухтакт на 6П36С мне нравится, бесспорно, больше.
Для чего нужен?
Предусилитель отвечает за подготовку сигнала, поступающего от микрофона либо иного источника, для необходимого усиления. Он способен повышать низкий сигнал, а также очищать его. Благодаря этому улучшается качество поступающего звука. Кроме того предусилитель может использоваться для регулировки сигнала либо смешивания нескольких звуков в 1. Данное устройство используется для подгонки звучания под изначально заданный уровень мощности. Располагается оно максимально близко к источнику сигнала (например, микрофону, радиоприемному тюнеру, проигрывателю). Данная особенность обеспечивает преобразование получаемого звука и его передачу без изменений на усилитель мощности.
Вне зависимости от уровня сложности конструкции и выходного сопротивления, задача любого предусилителя заключается в передаче качественного сигнала. Схем предусилителей существует немало.
Двухтактный триодный каскад
На Рис. 1 показана схема двухтактного каскада на лучевых тетродах 5881 в триодном включении с фиксированным смещением на сетках. Семейство характеристик пары ламп в таком режиме показано на Рис. 2. Нагрузочные прямые приведены для напряжения анодного питания +400 В и напряжения смещения -45 В. Пунктиром показаны индивидуальные характеристики каждой лампы, а сплошными линиями, соединяющими пунктирные кривые, — совместные характеристики обеих ламп каскада. Толстая сплошная линия по центру -нагрузочная прямая для сопротивления нагрузки между анодами 4 кОм. В этих условиях каскад отдает в нагрузку 13,3 Вт при 4,4% искажений (4% по 3-й гармонике, 1,5% — по пятой).
В данном случае нагрузочная прямая 4 кОм является идеализацией. Она соответствует лабораторным условиям, при которых производились измерения. К сожалению, реальные условия работы усилителя обычно далеки от идеала. Сопротивление нагрузки ламп может отличаться от 4 кОм в любую сторону и что самое неприятное, — содержать реактивную компоненту.
Рис. 3 показывает зависимости параметров усилителя при вариациях нагрузки. Одна пара кривых демонстрирует зависимость максимальной мощности каскада и искажений при максимальной мощности для изменения сопротивления нагрузки от 1,2 до 12 кОм. Эти пределы на Рис. 2 отмечены толстыми пунктирными линиями. Реальная нагрузка усилителя громкоговоритель (без разделительных фильтров или с ними), имеет кроме активной еще и реактивную составляющую, которая трансформирует нагрузочную прямую в эллипс (Рис. 4).
Вторая пара кривых на Рис. 3 показывает, как изменяются максимальная мощность и искажения в зависимости от гипотетической нагрузки, содержащей активную составляющую 4 кОм + реактивность, подключенную параллельно и уменьшающую импеданс
до 1,2 кОм и подключенную последовательно для его увеличения до 12 кОм. Если сравнить эти кривые с соответствующими для пентодного каскада (Рис. 8), то сразу становятся ясными преимущества триода.
Классический двухтактный
Чтобы собрать усилитель с выходной мощностью около 20 Вт, можно воспользоваться предложенной схемой. Выходной каскад выполнен на 6П43П.
В качестве силового трансформатора подойдет ТС180-2 от лампового телевизора. Трансформаторы для выхода подойдут типа ТН.
В качестве основы устройства можно использовать лист дюраля размером 200*160 и толщиной 4 мм.
На нем крепятся практически все детали усилителя, а сам монтаж выполняется навесным способом. Каркас изделия можно окрасить в белый цвет, который выглядит более привлекательно, в отличие от привычного черного. По углам пластины крепятся стойки из полированного дюраля, которые служат ножками.
Силовой и выходные трансформаторы для снижения наводок закрывают жестяными экранами
Чтобы сэкономить место, дроссель по питанию можно убрать, спаяв обычный П-фильтр. Его можно собрать на двух конденсаторах по 300 мкФ и резисторе 100 Ом 15 Вт.
Для наушников
Такой усилитель можно порекомендовать для начинающих, что обусловлено простотой конструкции.
Сборка будет осуществляться по схеме с бестрансформаторным выходом на 6Н6П.
Для рассматриваемого усилителя следует использовать высокоомные наушники с сопротивлением каждого динамика по 600 Ом.
Чтобы устранить пульсации анодного напряжение в схеме применяется дроссель на 5 Гн. Для создания шасси желательно использовать металл.
При сборке усилителя силовой трансформатор следует располагать сверху, чтобы избежать наводок на выходные цепи.
Монтаж схемы осуществляется навесным способом, что позволят свести к минимуму количество проводов.
В качестве минусовой шины следует задействовать толстый медный провод.
Провода накала можно соединить параллельно, чтобы не подводить к каждой панельке по отдельности.
Если есть желание, схему можно дополнить индикатором уровня сигнала.
После сборки усилитель требуется настроить. Процедура сводится к регулировке подстроечных резисторов по катоду, обеспечивая минимальный коэффициент нелинейных искажений. Сигнал можно контролировать по спектроанализатору.
Селектор входов
Организовал селектор входов на трех реле TAKAMISAWA (по количеству входов), которые коммутируют слаботочный сигнал. Печатную плату для коммутатора не делал, собрал все на макетке.
Схема примерно такая:
Красоты ради поставил стрелочные индикаторы. Управляются индикаторы отечественной микросхемой К157ДА1. Схема переделана на однополярное питание, печатная плата прилагается.
Коммутатор, микросхема К157ДА1 и диоды подсветки индикаторов питаются от одного источника стабилизированного напряжения.
