Схемы мощных двухтактных ламповых унч. По мотивам Нобу Шишидо. Двухтактный усилитель на КТ88

Этот интегральник не только солидно выглядит, но и предоставляет широкие возможности для экспериментов со звуком. Во-первых, его выходные каскады способны работать как в ультралинейном, так и в триодном режиме. Во-вторых, конструкция допускает установку мощных ламп разных типов – КТ88 или EL34. Четыре варианта звучания у одной модели – выбирай любой на свой вкус и конкретные акустические системы. Испытываем самую мощную модификацию на КТ88.

Сохранить и прочитать потом —

По мотивам Нобу Шишидо. Двухтактный усилитель на КТ88

https://www.lonica.org/documents/electronics/YT7890IE/2012-shishido-amplifier/ru/body.htm#P00-0100

Эту схему двухтактного усилителя, входной и драйверный каскад которой выполнены по мотивам этой гения звука Нобу Шишидо (WAVAC audio lab), придумал известный разработчик ламповой звукотехники Михаил Брон, идеи и дельные замечания которого помогли мне воплотить это проект, за что ему большое человеческое спасибо!

Статья откорректирована в 2016м году: исправлены найденные ошибки.

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.

Это первый хороший вопрос, который нужно задать и ответить на него, мы рассмотрим преимущества и недостатки каждой системы. Комбинация включена, бас включен и громкость может быть настроена на воспроизведение. Но, с моей точки зрения, никто не выбирает комбо-решение для ввода большой мощности, для этого два органа, которые обычно предлагают лучшую производительность на больших объемах выпуска. Обычно это решение выбирается для его доступности и для практического аспекта его пропорций. До 300 Вт, это выбор в пределах досягаемости широкой аудитории.

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.

Помимо этой мощности, у комбо есть свои ограничения из-за его формата, особенно для нашего инструмента. Когда меньше места, воздух циркулирует более сложно, и он связывает характеристики громкоговорителей. Высококачественные и мощные комбо предлагают альтернативы этой ошибке, но они сталкиваются с жесткой конкуренцией со стороны двухкомпонентных систем. Стек: два тела устраняют вышеупомянутые проблемы объема. Можно также учитывать, что вибрации, испытываемые усилителем и предусилителем, уменьшаются, поскольку эти компоненты не прикреплены к корпусу.

Содержание

• Принципиальная схема лампового двухтактного усилителя Принципиальная схема усилительного каскада
• Принципиальная схема источника питания

Блок питания для лампового УМЗЧ — электрическая схема

Источник постоянного тока состоящий из регулятора напряжения на LM317HVT используется для стабилизации тока выходного каскада. Ток смещения можно регулировать путем изменения текущей настройки резистора (10-22 Ома), и это позволит использовать в процессе экспериментов множество различных радиоламп. Для удобства введён переключатель, он может быть использован, чтобы легко регулировать ток смещения. Сюда можно ставить лампы типа 6550, KT88, KT90.

Довольно хорошее качество компонентов используются в наборе усилителя. Переходной конденсатор российского производства — бумага в масле (PIO). Тип помечен как K40У-9 (0.33uF / 630V), который хорошо звучит и популярен среди любителей аудио. Но не стесняйтесь экспериментировать с различными другими конденсаторами. Резисторы — углеродные пленки. Выходной трансформатор — Edcor CXPP25-MS-8к, мощностью 25 Вт.

Питание поступает на УНЧ через разъем, расположенный на задней панели усилителя. На входе 220 В есть 3 ампер предохранитель и фильтр помех. Силовой трансформатор Edcor с выходными обмотками 180V-0-180 В в 250 мА и 12 В на 4 А. Питание 12V постоянного тока используется для накалов ламп. Схема на LM555 и реле, используется для задержки подачи питания анодов.

Расчёт источника питания усилителя

Расчёт выпрямителя анодных напряжений (Блок «A»)

В качестве силового трансформатора был выбран трансформатор МЕ–225 фирмы ISO Танго.

Рис. 3.

Трансформатор МЕ–225

со следующими параметрами:

Напряжение на первичной обмотке (действующее значение) U1AC = 230V Паспортные напряжения на вторичных обмотках (действующие значения) U2AC = 400V–360V–0–100V–360V–400V (для питания анодных цепей используются отводы 360V). Номинальный ток анодной обмотки, протекающий через отвод 400V I2AC = 0.225A.

Паспортная мощность трансформатора (расчитанная по вторичным обмоткам):

P2 = 2 x 5.0V х 3.3A + 6.3V х 3.3A + 10V x 3.3A + 400V x 0.225A = 177VA

Расчёт потребляемой мощности анодных и накальных цепей

Анодная обмотка

ток покоя выходных ламп: 2 х 65мА = 130мА ток покоя драйверной лампы: 27мА ток покоя входного каскада: 3.8мА ток делителя смещения (bias) накала » верхней» лампы входного каскада: 2.5мА

Суммарный ток покоя (ток, протекающий через половину анодной обмотки трансформатора в течение полупериода): 130 + 27 + 3.8 + 2.5 = 163.3мА ( 164мА ).

Напряжение, приложенное к аноду кенотрона в течение полупериода: U2AC = 360V

Мощность, потребляемая с анодной обмотки: 2 х I2AC х U2AC = 2 х 0.164 х 360 = 118VA.

Накальные обмотки

ток накала кенотрона GZ34: 1.9A (два кенотрона – 3.8А) ток накала выходной лампы КТ88: 1.6А (две выходные лампы – 3.2А) ток накала драйверной лампы EL38: 1.4А ток накала входной лампы 6J5G: 0.3А (в расчёт принимается только одна «верхняя» лампа, поскольку накал «нижней» лампы запитывается от отдельного трансформатора)

Суммарный ток накальных обмоток: 3.8А + 3.2А + 1.4А + 0.3А = 8.7А.

Мощность, потребляемая с накальных обмоток: 5.0V х 3.8А + 6.3V x 3.2А + 6.3V x (1.4А + 0.3А) = 19 + 20.6 + 10.7 = 50.3VA.

Суммарная потребляемая мощность со вторичных обмоток трансформатора: Р2 = 118VA + 50.3VA = 168.3VA.

Особенности подключения трансформатора

Накальные обмотки 0–5V 3.3А запаралелены для питания накала 2х кенотронов.

Обмотка 0–5.0V–6.3V 3.3A с отводом от 6.3V используется для питание накалов «верхней» лампы входного каскада и драйверной лампы. Нижний по схеме вывод этой обмотки подключен к делителю напряжения, так что половина анодного напряжения входного каскада (постоянное смещение) «поднимает» потенциал накала этих ламп с целью убрать разность потенциалов между катодами и нитями накала.

Обмотка 0–6.3V–10.0V 3.3A с отводом от 6.3V используется для питания накалов выходных ламп.

Поскольку к «нижней» лампе входного каскада не подводится постоянное смещение, то для питания накала «нижней» лампы, а так же схемы задержки подачи анодного напряжения, используется отдельный накальный трансформатор Т2 266JB6 от Хаммонда.

Измеренное активное сопротивление одной половины анодной обмотки трансформатора = 41.3Ω (отвод 400V) или 37.2Ω (отвод 360V), второй половины – 43.3Ω (отвод 400V), или 39Ω (отвод 360V) можно считать среднее значение сопротивления половины анодной обмотки трансформатора RТР2 = 42.3Ω (отвод 400V) или 38.1Ω (отвод 360V).

Коэффициент трансформации (отношение числа витков первичной обмотки ко вторичной или отношение напряжения на первичной обмотке к напряжению на вторичной обмотке) для анодной обмотки 2 х 360V:

nР = UА / U2АС = 230V / ( 2 х 360V ) = 0.32.

Измеренное сопротивление первичной обмотки трансформатора RТР1 = 4.4Ω.

Приведенное ко вторичной обмотке сопротивление трансформатора RТР = RТР2 + RТР1 / nР = 90Ω.

Работа выпрямителя на статическую нагрузку

При отсутствии входного звукового сигнала, для выпрямителя усилитель является статической нагрузкой с потребляемым от источника питания анодным током IР = 164мА и накальным током IF = 8.7А.

Рис. 4.

Условная схема выпрямителя, работающего на статическую нагрузку

Падение напряжения на анодной обмотке трансформатора.

Потребляемый статический ток IР = 164мА, протекающий через половину анодной обмотки трансформатора с активным сопротивлением 90Ω / 2 приведёт к падению напряжения на ней, равному 0.164А х 45Ω = 7.4V. Поэтому напряжение UР, подаваемое на анод кенотрона, будет равно U2АС – 7.4V = 352V.

Падение напряжения на кенотроне.

Предполагается использовать два запараллеленных кенотрона, поэтому через один диод будет протекать только половина тока, т.е. 164 мА / 2 = 82мА. Для лампы GZ34 определяется из паспортных данных (см. рис 5) для тока 0.082А падение напряжения на одном диоде составит 13.5V.

Рис. 5.

Анодная характеристика кенотрона GZ34 (описание лампы (by Philips Data Handbook) взято с сайта frank.pocnet)

Таким образом суммарное падение напряжения на активном сопротивлении половины анодной обмотки трансформатора и кенотронах ΔU = 8V + 13.5V = 21.5V.

Прямое напряжение, приложенное к анодам кенотрона на холостом ходу выпрямителя UP0 = √2 х U2AC = √2 х 360V = 509V. До этого напряжения должен зарядиться первый конденсатор фильтра при отсутствии нагрузки.

Рабочее напряжение первого конденсатора фильтра должно быть примерно на 10% больше, чем расчётное напряжение, т.е. 509 + (509 х 0.1) = 560V (600V).

Поскольку анодная обмотка и первый конденсатор фильтра включены по отношению к кенотрону последовательно, то в момент отрицательного полупериода напряжения, приложенного к аноду (кенотрон заперт), катод кенотрона находится под положительным напряжением первого конденсатора фильтра Uс. Таким образом, между анодом и катодом кенотрона появляется удвоенное амплитудное напряжение вторичной обмотки (Peak Inverse Voltage) Uобр = 2 х UP0 = 2 х 509 = 1018V.

Амплитудное значение напряжения на катоде кенотрона:

UК = √2 x (U2AC – ΔU) = √2 x (360V – 21.5V) = 479V.

Амплитуда пульсаций напряжения на конденсаторе С1 ёмкостью 47μF:

UC1~ = Iвых / (2 x fC x C) = 0.164 / (2 x 50 x 47e–6) = 35V (p–p).

Выпрямленное напряжение на конденсаторе UС1 = UК – UC1~/2 = 479 – 35/2 = 461V.

При этом можно считать нагрузку выпрямителя активным сопротивлением RН = Uвых / Iвых = 461 / 0.164 = 2811Ω. (с учётом активного сопротивления дросселя – 40Ω нагрузочное сопротивление выпрямителя станет равным 2851Ω).

Расчёт индуктивного фильтра (Блок «B»)

Для дальнейшего снижения пульсаций использован индуктивный фильтр (см. рис 6), построенный на дросселе LC–3–350D фирмы ISO Танго со следующими параметрами:

L = 3Гн. IНОМ = 350мА IMAX = 450мА R = 40Ω

Рис. 6.

Индуктивный фильтр

Поскольку дроссель обладает активным сопротивлением, то напряжение на выходе фильтра (UC2) будет меньше входного напряжения (UС1) на величину IР х 40Ω. Для статической нагрузки 164мА это падение составит 6.6V, таким образом напряжение на конденсаторе С2 при токе нагрузки 164мА составит 454.4V.

Коэффициент фильтрации индуктивного фильтра КФ = 4 х π2 х f2 x L x C2, где

f – частота пульсаций фильтруемого напряжения (для двухполупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна 100Гц). L – индуктивность дросселя, Гн. С – ёмкость следующего за дросселем, конденсатора (С2), Ф. показывает во сколько раз напряжение пульсаций на выходе фильтра меньше напряжения пульсаций на входе фильтра, т.е. КФ = UC1~ / UC2~.

Таким образом, для выбранного конденсатора С2 = 470μF, КФ= 4 х π2 х 1002 x 3 x 470e–6 = 556.6 и напряжение пульсаций на выходе фильтра UC2~ = UC1~ / КФ = 35 / 556.6 = 0.063Vp–p.

Рабочее напряжение конденсатора на выходе дросселя в силу незначительного напряжения пульсаций, может быть выбрано примерно на 5% больше выходного напряжения фильтра = 454.4V + 0.05 х 454.4V = 477V (представляется возможным использование конденсатора со стандартным рабочим напряжением 550V).

Дополнительная фильтрация пульсаций может быть достигнута фильтром — пробкой, состоящим из дросселя L1 и подключенного параллельно ему конденсатора С3. Если вход и выход дросселя фильтра шунтировать конденсатором, то получится паралельный резонансный контур (резонанс токов), имеющий для резонансной частоты максимальное сопротивление. Такой контур можно рассчитать для резонансной частоты 100 Гц исходя из следующего условия:

Условие резонанса токов: YC = YL (где Y — проводимость) откуда ωC = 1/ωL, откуда ω = 1/√(LC). При том, что ω = 2πf, получаем f (100 Гц) = 1/(2π√(LC)). Для индуктивности дросселя 3 Гн значение шунтирующей ёмкости будет равным: Cш = 1/(L x (2 x π x f)2) = 1/(3 x ((2π x 100)2)) = 0.844μF (выбрано стандартное значение 0.82μF).

Минимальное значение тока, протекающего через дроссель: IМИН = 2 x √2 x UC2 / (6 x π2 x f x L) = 2 x √2 x 461V / (6 х π2 х 100 x 3) = 73мА. Если величина потребляемого нагрузкой тока меньше этого минимально допустимого значения, то сглаживающий конденсатор, включенный после дросселя будет заряжаться импульсами напряжения до амплитудного значения напряжения на катоде кенотрона под нагрузкой (т.е. до 479V).

Расчёт гасящих резисторов для анодных напряжений каскадов усилителя (Блок «B»)

Расчётное значение анодного напряжения выходного каскада усилителя UB1 = 452V при токе IB1 = 130мА.

Заданное значение анодного напряжения драйверного каскада усилителя UB2 = 320V при токе IB3 = 27мА, таким образом, величина гасящего резистора будет равна (UB1 – UB2) / (27мА + 4мА + 3мА) = 3.9кΩ. Рассеиваемая мощность на этом резисторе будет равна (UB1 – UB2) х (27мА + 4мА + 3мА) = 4.5W

Заданное значение анодного напряжения входного каскада усилителя UB3 = 250V при токе IB3 = 4мА, таким образом, величина гасящего резистора будет равна (UB2 – UB3) / (4мА + 3мА) = 10кΩ. Рассеиваемая мощность на этом резисторе будет равна (UB2 – UB3) х (4мА + 3мА) = 0.5W

Заданное значение тока через делитель напряжения смещения I = 3мА, поэтому величина общего сопротивления делителя будет равна UB3 / 3мА = 83кΩ.

Расчёт цепи задержки подачи анодного напряжения (Блок «С»)

Постоянная времени цепи задержки τ = C x (R1 x R2 / (R1 + R2)).

при значениях С = 100μF, R1 = 470кΩ, R2 = 680кΩ имеем τ = 28 секунд.

Расчёт выпрямителя фиксированного сеточного смещения (Блок «D»)

Диапазон изменения UBIAS = {–35 … –70}V, т.е. падение напряжения на резисторе, регулирующем сеточное смещение, составит 30V.

Входное переменное напряжение выпрямителя U~ = 100V.

Выпрямленное напряжение U= = √2 х 100V – U диода = 141V – 1.0V = 140V.

Резистор фильтра выпрямленного напряжения RF = 10кΩ.

Общий ток двух делителей I0 = 6мА, поэтому падение на резисторе фильтра UR = 10кΩ x 6мА = 60V.

Таким образом, напряжение, подаваемое на два делителя, U0 = √2 x 100V – Uдиода – UR = 141 – 1.0 – 60 = 80V, а общее сопротивление одного делителя R = U0 / (I0 / 2) = 80V / 3мА = 27кΩ.

Ток через каждый делитель I1 = I2 = 6мА / 2 = 3мA.

Нижний по схеме резистор делителя выбирается из условия ограничения нижнего значения напряжения смещения –35V: 35V / 3мА = 11.7кΩ (используется стандартное значение 12кΩ, при этом нижнего значения напряжения смещения составит –36V).

Потенциометер делителя должен обеспечивать изменение напряжения от 36V до 70V, поэтому падение напряжения на нём составит 70V – 36V = 34V, что при токе 3мА определит его сопротивление равным 34V / 3мА = 11.3кΩ. (использован потенциометр на 10кΩ, при этом диапазон регулировки напряжений сеточного смещения составил 10кΩ х 3мА = 30V).

Верхний по схеме резистор делителя равен 27кΩ – (12кΩ + 10кΩ) = 5кΩ (выбрано стандартное значение 5.1кΩ).

Мощность, рассеиваемая на сопротивлении фильтра RF составит 10кΩ х 6мА2 = 0.36W.

СОЦИАЛЬНЫЙ ИНТЕГРАТОР

При первом взгляде на усилитель может показаться, что эта одна из поделок с aliexpress – подобных там море и предлагаются они чуть ли не по цене металлического лома. На самом деле, Cayin – компания серьёзная, выпускающая широчайший ассортимент аудиотехники от портативных плееров до стримеров, ЦАПов и CD-проигрывателей. И это современные продвинутые устройства отнюдь не начального уровня. В их числе, например, портативный Hi-Fi плеер N8, способный воспроизводить файлы с разрешением до 32 бита/384 кГц и DSD256.

Ламповых усилителей в каталоге Cayin – на любой вкус и кошелёк, и наш испытуемый, интегральник CS-55A, по цене находится примерно в середине модельного ряда. Он выпускается с разными выходными лампами – EL34 и KT88, их тип указывается в названии модели. У нас второй, более солидный вариант, хотя при желании можно использовать любые из них – на задней панели имеется специальный переключатель. Это весьма полезная опция, т.к. упомянутые пентоды отличаются не только мощностью, но и характером звучания. «Тридцатьчетвёрки» — классика для гитарных комбиков Marshall, они же использовались в культовых оконечниках Dynaco и Marantz. Пузатые KT88 и их более стройные клоны 6550 появились позже, и при мощности 46 Вт на аноде быстро завоевали популярность как у разработчиков усилителей, так и у любителей Heavy Metal благодаря способности сохранять высокую разборчивость на музыке с плотным спектром.

В Cayin CS-55A (KT88) выходные лампы могут также переключаться из триодного режима в ультралинейный. Последний позволяет получить большую мощность (2 х 40 Вт против 2 х 22 Вт в триоде) с минимальными последствиями для качества звучания. В триоде спектр гармоник у выходных ламп короче, поэтому звучание субъективно кажется более прозрачным. Ток ламп регулируется подстроечными резисторами, выведенными под шлиц на верхней панели усилителя. Там же – круглый прибор для его контроля. Режимы выходного каскада стабильны: за три часа прослушивания стрелка не выходила из зоны оптимальных значений.

Для разделения фаз и раскачки KT88 используются двойные триоды 12AU7 (ECC82), а для предварительного усиления – пара 12AX7 (ECC83). Все лампы – с логотипом Cayin. Трансформаторы, включая широкополосные выходные, намотаны на Ш-сердечниках.

В усилителе имеется MM-корректор со стандартным усилением 40 дБ. Скорее всего, он полупроводниковый, т.к. ламповых каскадов (а их нужно, как минимум, два на каждый канал) на него не хватает. Тем более, что низковольтное питание в схеме есть – для встроенного ЦАПа.

Портативный плеер Cayin N8 с поддержкой PCM 32/384 я выше упоминал не зря: по всей видимости, в усилителе используется тот же чипсет с конвертером AK4497EQ, на котором, кстати, строятся очень продвинутые ЦАПы класса High End. Вход у цифровой платы один – асинхронный USB 2.0.

Помимо проигрывателя винила, к усилителю можно подключить два источника с линейными выходами. Акустических клемм в каждом канале три – «нулевая» и раздельные для согласования с нагрузкой 4 и 8 ом. Спереди имеется выход на наушники со штекером 6,3 мм.

Усилитель собран на стальном шасси с толстой алюминиевой лицевой панелью, которая может быть серебристого, либо чёрного цвета. Лампы закрываются решётчатым кожухом, трансформаторы – прямоугольными экранами. Желаемая громкость устанавливается моторизованным потенциометром, при этом положение регулятора отслеживается по светящейся риске на его торце. Справа- селектор входов и линейка светодиодов с их обозначениями.

Пульт ДУ – солидный алюминиевый, с которого, кроме регулировки громкости и выбора источника можно переключать режимы выходных ламп TR/UL.

Первое испытание – через вход Phono с проигрывателем Marantz TT-15S1. Корректор в усилителе вполне хай-файный, с ровным тональным балансом, плотным басом и лёгким, прозрачным верхом. Немного акцентирована нижняя середина, но это характерно для большинства вертушек с не слишком массивным столом. Главное, что в звучании усилителя не было той слащавой винтажности, которой грешат китайские ламповые поделки. Саунд собранный, быстрый, динамичный, с массой музыкальных подробностей. Никакого распущенного баса, гула или усыпляюще вялой подачи. Подходящий вариант для аутентичного воспроизведения пластинок, как архивных, так и новодельных.

Теперь послушаем усилитель с линейного входа, подключив CD-плеер Atoll MD100. Сначала — с солидной напольной акустикой Arslab Old School Stark. В триоде звучание получилось певучим, детальным, с насыщенным спектром и на редкость внятным басом. Высокая детальность не вызывала дискомфорта, поскольку нюансы не укрупнялись и не выпячивались. Сказывалась и деликатность твитеров, которые прекрасно передавали не только плотное облако, создаваемое тарелками, но и лёгкие отдельные прикосновения к ним.

Демпфирование в меру свободное: 12-дюймовые басовые диффузоры на резких ударах и быстрых дробях вели себя вполне раскованно, но без длительных инерционных колебаний после атаки. В усилителе имеется не слишком глубокая обратная связь, лишь для небольшого снижения выходного сопротивления — басовые ноты внятные, наполненные, не «подсушенные». Общая динамика впечатляет даже в триоде, в т.ч. и благодаря высокой чувствительности Old School Stark. Действительно, КТ88 при максимальной насыщенности саунда способны сохранить тембральные особенности отдельных инструментов. В пентодном режиме воспроизведение становится чуть жёстче, напористее, возможно, даже, немного грубее, но явно эмоциональнее.

Способность выстраивать пространство мы оценивали с полочниками Old School Monitor m1. В них установлена коаксиальная головка, по характеру излучения близкая к точечному источнику. С ними сцена получается достаточно компактная, но предельно чёткая с острой локализацией виртуальных источников даже на краях. Применительно к усилителю это означает фазовое согласование каналов, что, в свою очередь, говорит о полной идентичности выходных трансформаторов.

Последняя стадия испытаний – оценка встроенного ЦАПа. На MacBook Pro с плеером Amarra 4 Luxe были загружены в том числе, и рипы тех дисков, которые мы воспроизводили чуть раньше на CD-проигрывателе. При прямом сравнении тех и других, разница заключалась, как правило, в уровне громкости. Качественные отличия сводились к чуть более уплощённой сцене при декодировании файлов и некоторой формальности в передаче самых верхних обертонов. Но отличия столь незначительны, что их можно заметить лишь специально прислушиваясь. К хай-резам придраться было вообще сложно, тут о со сценой было всё в порядке, и с верхним диапазоном, и с наполнением нижнего регистра.

А в целом, CS-55A (KT88) при наличии фонокорректора и ЦАПа, реализованных на настоящем хай-файном уровне может стать неплохим вариантом для меломана с широкими запросами. Или для целой семьи, в которой у каждого свои представления о том, как и на чём нужно слушать музыку. И такая возможность, тем более, за вполне вменяемые деньги, в наше время предоставляется нечасто.

КОМПОНЕНТЫ
• Источники: проигрыватель винила Marantz TT-15S1, CD-проигрыватель Atoll MD100,
• ноутбук MacBook Pro с плеером Amarra 4 Luxe
• Акустические системы: Old School Stark, Old School Monitor m1
• Кабели: InAkustik Referenz High Speed USB 2.0, Studio Connections Reference Plus

МУЗЫКА
• Винил: Ella & Oscar. Pablo Records, 1976
• Creedence Claerwater Revival, «Cosmo’s Factory». Liberty, USA 1970
• Tchaikovsky, «The Nutcracker». 2LP, CBS, 1979
• Wishbone Ash, «Just Testing». MCA Records, 1979

Расчёт выходного каскада

Поскольку выходной каскад включен по ультралинейной схеме на трансформатор с известными параметрами — XE-60-5 фирмы ISO Танго, то расчёт сведётся к определению тока покоя и мощности рассеивания каскада.

Рис. 7.

Графический расчёт режима работы лампы КТ88 в двухтактном выходном каскаде (описание лампы (by The General Electric CO. LTD of England) взято с сайта frank.pocnet)

Первая точка линии нагрузки IА (UА = 0) = EА / RА, где RА определяется по заданному сопротивлению RА–А выходного трансформатора Tango XE–60–5 (5кΩ), пересчитанного для одного плеча: RА = RА–А / 4 = 1.250кΩ. Тогда IА (UА = 0) = 452 / 1.250 = 362мА.

Вторая точка линии нагрузки UА(IА = 0) = EА = 452V.

Точку «Р» определим на пересечении линии нагрузки с характеристикой при UС = 0, при этом IА макс = 328мA, UА мин = 42V.

Ток покоя лампы IА0 = ~(1/3 … 1/5) IА макс / 2 = 65мА (точка «Т») находится на пересечении линии нагрузки с характеристикой при UС примерно равном -43V это и будет напряжение смещения лампы в режиме холостого хода.

Точка «Т» определяет напряжение на аноде в режиме холостого хода UА0 = 370V, соответствующему току покоя лампы IА0.

Сопротивление в цепи анодов двух ламп: RА–А = 22 x (UА0 – UА мин) / (IА макс – IА0) = 4 x (370 – 42) / (0.328 – 0.065) = 5кΩ.

Мощность рассеивания на аноде PA = UА0 x IА0 < PA макс = 370 х 0.065 = 24Вт < 40Вт.

Максимальная мощность, отдаваемая двумя лампами в нагрузку при КПД ультралинейного каскада ~60%: P~ = (IА макс x (UА0 – UА мин) x η) / 2 = (0.328 x (370 – 42) x 0.60) / 2 = 32W.

Амплитуда переменной составляющей анодного тока лампы: IмА = (IА макс – IА0) / 2 = (328 – 65) / 2 = 132мА.

Действующее значение анодного тока лампы при максимальной мощности: IА0 макс = (IА макс + 2 x IА0) / 4 = (328 + 2 x 65) / 4 = 115мА.

Действующее значение анодного тока в общем проводе выходного трансформатора Iмакс = 2 х IА0 макс = 230мА.

Рис. 8.

Построение сеточной характеристики одной лампы КТ88 двухтактного выходного каскада (описание лампы (by The General Electric CO. LTD of England) взято с сайта frank.pocnet)

Особенностью данного каскада является обратная связь, подаваемая с выходного трансформатора в катоды ламп (т.н. «супертриодное» включение). Подробнее об этой схеме можно прочесть на сайте Menno van der Veen’а.

Cayin CS-100A (KT88)

Входы: 3 х RCA, Pre-In RCA Сопротивление по входам линейным/Phono: 100 кОм Чувствительность: 430 мВ линия/1,3 В Pre-In Выходная мощность: в триодном режиме 2 х 50 Вт, в пентодном (ультралинейном) 2 х 80 Вт Коэффициент гармоник: 1% (1 кГц) Полоса усиливаемых частот: 8 — 75 000 Гц Отношение сигнал/шум: 92 дБ Выходы: 2 х RCA на сабвуферы, 6 винтовых клемм Пульт ДУ: да Потребляемая мощность: 480 ВА Габариты: 420 х 200 х 394 мм Масса: 30 кг

Подготовлено по материалам портала «Салон AudioVideo», июнь 2020 г.
www.salonav.comЭтот обзор прочитали 4 670 раз

Расчёт входного каскада

Входной каскад выполнен по схеме параллельно управляемого двухлампового усилителя (SRPP).

Рис. 9.

Принципиальная схема входного каскада

Рис. 10.

Семейство анодных характеристик лампы 6J5G (описание лампы (by RCA) взято с сайта frank.pocnet)

При заданном токе покоя 4мА через нижнюю лампу, получаем напряжении на сетке лампы = 4V, тогда сопротивление автоматического смещения в цепи катода нижней (а так же верхней) лампы = 4V/4мА = 1кΩ.

Коэффициент усиления каскада при условии, что в качестве «верхней» и «нижней» применяются одинаковые лампы, а так же что катодный резистор нижней лампы шунтирован конденсатором:

А = μ х (rА2 + RК2 х (μ + 1)) / (rА1 + rА2 + RК2 х (μ + 1)) = 20 х (8000 + 1000 х (20 + 1)) / (8000 + 8000 + 1000 х (20 + 1)) = 15.7.

Где:

rА1 – внутреннее сопротивление «нижней» лампы rА2 – внутреннее сопротивление «верхней» лампы RK2 – сопротивление смещения в цепи катода «верхней» лампы

μ – коэффициень усиления лампы

Усилитель рассчитан на номинальное входное напряжение звукового сигнала ~1.0VP–P поэтому при таком уровне сигнала, выходное напряжение каскада составит 1.0 х 15.7 = 15.7VP–P. Поскольку связь между входным и драйверным каскадом непосредственная, то значение напряжения на сетке драйверной лампы составит UК + 15.7/2 = 125+7.85 = 133V.

Схема усилителя

Схему выбрал «по Манакову»:

Начал, как всегда, со сборки корпуса. Останавливаться подробно на технологии его изготовления не стану, я подробно рассказал об этом в Как всегда, я собирал усилитель на отдельном металлическом шасси, укрепленном внутри корпуса на стойках. Это позволяет минимизировать количество отверстий в верхней крышке усилителя. Для изготовления корпуса использовал алюминиевый уголок 20×20х2,0, дюралевые листы, толщиной 1,5 мм (для верхней крышки) и 1 мм (для нижней крышки и шасси). Обшивка выполнена из бука, покрашенного морилкой и лаком в несколько слоев. Дюраль покрашен из баллончика. Колпаки для трансформаторов на этот раз использовал готовые, заказав их заранее.

В дополнение к разным классам усиления компоненты, которые генерируют мощность, могут различаться. От лампы до транзисторов производители предлагают различные решения для различных и более или менее сомнительных затрат и преимуществ. Наконец, басисты, которые у нас есть, могут иметь систему би-усиления. Это не означает, что их усилитель превратился в паруса и пара, но подразумевает, что сигнал, выходящий из усилителя, разбивается на две части благодаря фильтру кроссовера, который направляет их на разные громкоговорители. смогут распределять высокие частоты и басы на одном корпусе или другом в соответствии со своей спецификой.

Все механические работы были выполнены на балконе. Использовал раскладной верстак, дрель, электрический лобзик, дисковую шлифовальную машинку ручной фрезер, дремель и профессиональное стусло. За годы радиолюбительства я солидно «оброс» хорошими инструментами. Это позволяет мне выполнять многие сложные работы гораздо быстрее и точнее. Но большую часть из этих работ можно выполнить и вручную. С большей затратой сил и времени, конечно.

Корпус: также известный как шкаф или дефлектор, это последнее звено в вашей звуковой цепочке. Состоит из одного или нескольких громкоговорителей и консолидированной структуры. Обычно от восьми до восемнадцати дюймов, конфигурации, которые нас интересуют, обычно сосредоточены на пятнадцати дюймах, 10 дюймах и двенадцати дюймах. Их роль заключается в том, чтобы генерировать звук из электрического сигнала, выходящего из усилителя, посредством простого процесса: магнит, служащий в качестве генератора непрерывного магнитного поля, перемещает медную катушку в зависимости от напряжения протекающего через нее тока, катушка прикреплена к мембране, ее движение вызывает вибрацию последнего, создавая звук.

Радиодетали, в общем, самые обычные. В качестве разделительных использовал конденсаторы К78-2 и К71-7, все остальное – «солянка сборная».

Лампы EL34 покупал уже подобранными в «четверку».

Чем больше диаметр чаши, тем шире вибрационная поверхность и более широкие движения, чтобы правильно воспроизводить низкие частоты. Поэтому мы рассмотрим пятнадцать дюймов в качестве бумера, десять дюймов и двенадцать в качестве средних динамиков, а нижние — для высоких частот. Другой тип громкоговорителя, специализирующийся на воспроизведении высоких частот, и который часто встречается на передней панели наших усилителей: твитер. Имеются конические твитеры, высокочастотные твитеры и пьезо-твитеры.

Выбор громкоговорителей (ов) не ограничивается их размером, но также и их дизайном: тип магнита, используемого на мембране, рендеринг не будет одинаковым в зависимости от характера этих элементов. Первоначально у наших громкоговорителей был только большой пятнадцатидюймовый бумер, который занимал большинство низких частот, но производители вскоре предложили конфигурации, сочетающие несколько чаш. Его основная функция — направить звуковые волны, сначала на фасад и особенно внутри его стен. Поскольку громкоговоритель также воспроизводит звуковую волну назад, и очень важно, чтобы эта волна не мешала проекции на фасад.

Трансформатор питания: тор, 270Вх0,6А – анодная вторичка, 50Вх0,1А – вторичка для смещения, 2×6,3×4А – для питания накалов.

Расчёт драйверного каскада

Как было отмечено ранее, напряжение смещения UК драйверной лампы (падение на катодном резисторе) должно быть не менее 133V. При выбранном анодном токе драйверной лампы IА0 = 27мА, катодное сопротивление драйверной лампы RК =133/27 = 5кΩ. Мощность, выделяемая на этом резисторе PRК = UК х IА0 = 133V x 0.027мА = 3.6W.

Рис. 11.

Принципиальная схема драйверного каскада

В качестве промежуточного трансформатора был выбран трансформатор NC–14 фирмы ISO Танго. Полное сопротивление параллельно соединённых анодных обмоток трансформатора равно 1.25кΩ (активное сопротивление 82.5Ω), допустимый ток — 30 мА. Полное сопротивление последовательно соединённых анодных обмоток этого трансформатора равно 5кΩ (0.33кΩ), допустимый ток — 15 мА.

Рис. 12.

Трансформатор NC–14

Постоянное напряжение на сетке драйверной лампы в режиме покоя UC0 = 125V, сопротивление в цепи катода драйверной лампы RК = 5кΩ (напряжение смещения при выбранном токе покоя IА0 = 27мА, UК = 133V), таким образом на сетке лампы присутствует постоянное напряжение смещения сетки относительно катода UC =125 – 133 = –8V (рабочая точка лампы).

Линия анодной нагрузки (см. рис 13) для постоянного тока, определяющую разделение анодного напряжения между лампой (Ri) и сопротивлениями в анодной (RА) и катодной (RК) цепях, построена исходя из следующих соображений: Если анодный ток равен нулю, то напряжение на аноде лампы равно напряжению источника ЕА = 320 V. Если падение напряжения на лампе равно нулю, то ток через лампу ограничен величиной IАмакс = ЕА/(RА + RК). При заданном RА = 0.0825кΩ (активное сопротивление параллельно соединённых анодных обмоток трансформатора) и RК = 5.0кΩ, приближённое значение максимального тока IАмакс = 320 / (0.0825 + 5.0) = 63мA.

Рис. 13.

Семейство анодных характеристик лампы EL38 в триодном включении (по Tom Schlangen)

Я внес в схему некоторые изменения

Вместо лампы 6Н9С я сначала самонадеянно попробовал применить 6Н2П (ЕВ). В результате получил… «мертвый» звук. Не то! Совсем не то. А отверстия-то под панельки просверлены, и шасси уже установлено. Что делать? Начал искать замену этой лампе. Оказалось, что лампа ECC85 (по отзывам коллег на форумах) «очень даже». Приобрел пару. Изменил номиналы резисторов «обвязки». В анодах 36 кОм (2Вт), катодные резисторы – 180 Ом, смещение при этом около 1,5 В. Сразу скажу, что звуку это очень пошло на пользу!

Таким образом, объем оболочки охватывает эту волну, что приводит к акустическому давлению. Это делается с помощью внутренних панелей и акустической ваты. Принцип прост, один возвращает акустическое давление на фасад одним или несколькими вентиляционными отверстиями. Вот почему на сабвуферах есть большие отверстия. Эти последние не имеют ничего лоскута, не раздражают шутки вашего любимого питомца.

Чтобы суммировать вещи в одном предложении, предусилитель определяет сигнал, усилитель обеспечивает электрическую мощность, а динамик рассеивает громкость. Предусилитель, усилитель мощности и громкоговоритель могут использоваться в комбинированной версии, он будет называться «комбо». Но также можно играть на головке усилителя, отделенной от динамиков, а затем «стек». Некоторые бренды даже предлагают предусилители независимо от их усилителя.

Перечень деталей усилителя

Механические элементы

Шасси: Hammond Chassis Walnut

Электромеханические элементы

Электроника

Настройка усилителя

Тут я полностью цитирую Манакова:
Первый каскад настраивается по падению постоянного напряжения 1,8-2 В в контрольной точке на катодном резисторе подбором номинала этого резистора. Второй каскад настраивается по падению постоянного напряжения в контрольных точках на катодных резисторах 1 Ом ламп выходного каскада, путём регулировки напряжения смещения на управляющих сетках этих ламп. Падение напряжения на них должно быть 0,035-0,04 В, что соответствует току анода каждой лампы 35-40 мА. Наиболее «экономные» могут снизить токи выходных ламп до 25-30 мА. Я думаю, излишне напоминать о том, что все эти настройки нужно производить в режиме молчания. По переменному напряжению фазоинверсный каскад настраивается при подаче переменного напряжения около 0,5 В с частотой 3 кГц на сетку левого триода лампы 6Н9С, подстроечным резистором в цепи сетки правого триода лампы выставляется одинаковое по величине переменное напряжение на анодах лампы. При этом нужно пользоваться вольтметром с входным сопротивлением не менее 1 мегОм.

Дефекты двухчастичного раствора: его цена, как правило, выше и объемная, размеры независимых кессонов слегка увеличиваются. Существуют, однако, независимые коробки меньшего объема и веса с одинаковыми характеристиками. Это все проблемы современных технологий, таких как неодимовый магнит, который все чаще оснащается нашими громкоговорителями или использует изобарический корпус, чтобы упомянуть только эти два решения.

Мне сложно дать решение каждой из ваших личных потребностей, и эта статья не предназначена для рекламы определенного бренда или модели. Таким образом, вы научитесь выбирать свое усиление в соответствии с описанными ранее элементами. Трудная часть будет состоять в том, чтобы объединить все эти качества в одном комбо, если вы выберете это решение для амплификации, тем не менее, необходимо будет отдельно оценить его компоненты. Выбор предусилителя должен соответствовать вашему вкусу в отношении его определения.

Добавлю лишь, что при использовании ламп EL34, токи покоя можно (и нужно!) смело поднимать примерно до 56 — 60 мА, при анодном напряжении около 350 В.

Механические чертежи

Размещение элементов усилителя. Вид сверху

Рис. 14.

Размещение элементов усилителя. Вид сверху

Размеры и размещение элементов усилителя. Вид сзади

Рис. 15.

Размеры и размещение элементов усилителя. Вид сзади

Верхняя монтажная панель

Рис. 16.

Верхняя монтажная панель

Нижняя панель. Вентиляционные отверстия

Рис. 17.

Нижняя панель. Вентиляционные отверстия

Расположение деталей блока питания. Вид сверху

Рис. 18.

Расположение деталей блока питания. Вид сверху

Расположение деталей блока питания. Вид сбоку

Рис. 19.

Расположение деталей блока питания. Вид сбоку

Внутренние монтажные панели

Рис. 20.

Внутренние монтажные панели

Монтажная панель усилительной части

Рис. 21.

Монтажная панель усилительной части

Перегородка

Рис. 22.

Перегородка

Монтажная панель накального трансформатора

Рис. 23.

Монтажная панель накального трансформатора

Монтажная панель выпрямителя

Рис. 24.

Монтажная панель выпрямителя

Галерея

Несколько фотографий с разных этапов постройки усилителя.

Рис. 30.

Силовой трансформатор

Рис. 31.

Силовой и накальный трансформаторы в сборе

Рис. 32.

Дроссель и панельки кенотронов в сборе

Рис. 33.

Прокладка цепей накала

Рис. 34.

Корпус усилителя

Рис. 35.

Усилитель, вид сверху

Рис. 36.

Усилитель «изнутри»

Рис. 37.

Усилитель с установленными лампами, вид сверху

Из особенностей сборки

Самым важным является разводка земель. Хорошо видно, что я организовал две земляных точки, собрал на них земли левого и правого каналов и присоединил их к «минусу» фильтрующего конденсатора анодного напряжения. В результате, вместе с «электронным дросселем», это дало очень хороший эффект. Фона я не слышу вообще. Ни в 10, ни в 5, ни в 2-х сантиметрах от динамика.
Но главное качество решения в двух телах заключается в его модульности. Вы можете купить головку усилителя и изменить ее распределение в соответствии с вашими потребностями. В отличие от комбо, ничто не мешает вам менять динамик или усилитель, если тот или иной вам больше не подходит.

Таким образом, два органа предлагают превосходные полномочия для комбинированного решения и альтернативу покупке полной системы, когда ваши потребности меняются. Некоторые головки могут работать даже без громкоговорителей, поэтому их можно использовать отдельно для записи, нет необходимости выталкивать динамик в студию. В большинстве случаев голова должна быть подключена к шкафу, чтобы избежать перегрева и трансформироваться в импровизированный дым.

Примечания

Стандартный ряд диаметров свёрл по металлу (мм)

1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.3, 3.5, 4, 4.1, 4.2, 4.5, 5.0, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 12, 12.5, 13

Как читать дюймовые размеры винтов

Например: #4–40 1/4″.

Первая цифра – номер, соответствующий диаметру винта (диаметр = «#» х 0.013″ + 0.060″). Вторая цифра – шаг витка резьбы (количество витков резьбы на дюйм): 25.4 / 40 витков = 0.635. Третья цифра – длина винта: 1/4″ = 6.35 мм.

Некоторые соответствия номера винта и его диаметра приведены в таблице.

Таблица 1.

Некоторые соответствия номера винта и его диаметра

Соответствие американской и европейской записи диаметра провода