Режимы работы выходных каскадов ламповых усилителей

Схемотехника ламповых усилителей обманчиво проста. Каждый каскад состоит всего из нескольких компонентов: собственно лампы, двух-трёх-четырёх резисторов и пары-тройки конденсаторов. Выходной каскад лампового усилителя может быть однотактным (SE) и двухтактным (PP) и обычно содержит трансформатор.
В этой публикации мы рассмотрим особенности работы однотактных и двухтактных выходных каскадов, узнаем о режимах работы ламп и обсудим применение мощных триодов в однотактных выходных каскадах ламповых усилителей. Чтобы заложить основу для понимания процессов, протекающих в выходных каскадах ламповых усилителей, обратимся к хрестоматийной схеме школьного радиоузла, которая выдержала пять переизданий в книге В. Борисова «Юный радиолюбитель». Впервые конструкция была опубликована в первом издании 1951 года, в третьем издании 1959 года в главе, посвящённой усовершенствованию конструкции, была описана переделка однотактного (SE) выходного каскада в двухтактный (PP), в четвёртом (1966) и пятом (1972) изданиях в варианты конструкции введены пальчиковые лампы.

▍ Схема с однотактным выходным каскадом

Проведём анализ схемы школьного радиоузла, в качестве выходных ламп рассмотрим канонические 6П3С. Схемы, описания и графики возьмём из пятого издания, как наиболее проверенные несколькими поколениями радиолюбителей.

Выходной каскад собран по схеме с автоматическим смещением. Напряжение на выводе 3 лампы Л3 (анод) указано +270 В, напряжение на выводе 8 (катод) указано +14,5 В. Эти напряжения измерены относительно общего провода. Относительно же катода получаем напряжение анода UА = 270 – 14,5 = +255 В, а напряжение смещения на управляющей сетке лампы UС = 0 – 14,5 = –14,5 В. Номинал катодного резистора R15 = 200 Ом. Ток через катодный резистор 14,5 / 200 = 72,5 мА. Блокировочный конденсатор C12 служит для предотвращения отрицательной обратной связи по переменному току.

Сравним с паспортными данными лампы 6П3С. При напряжении на аноде и экранной сетке +250 В ток анода лампы 6П3С должен быть в пределах (72 ± 14) мА, а ток экранной сетки не должен превышать значения 8 мА. Рекомендуемое значение напряжения смещения на управляющей сетке – минус 14 В. При токе анода IА = 72 мА и токе экранной сетки IЭ = 8 мА номинал катодного резистора должен быть UС / (IА + IЭ) = 14 / 0,08 = 175 Ом.

Режим работы лампы выходного каскада, в принципе, соответствует указанному в паспорте. Заявленная выходная мощность усилителя – 5 Вт, что тоже соответствует паспортным характеристикам 6П3С. Схема выходного каскада – каноническая однотактная «класса А» на пентоде с автоматическим смещением.

▍ Схема с двухтактным выходным каскадом

Мощности 5 Вт для усилителя радиоузла может быть недостаточно. Поднять выходную мощность предлагается заменой однотактного выходного каскада (SE) на двухтактный (PP). Для этого из исходной схемы исключается выходной каскад, и вместо него подключается одна из схем, приведённых ниже:

Схема стала значительно сложнее: вместо одного каскада на одной лампе теперь включено два каскада на трёх лампах.
На лампе Л1 собрана схема фазоинвертора, преобразующая входной аналоговый сигнал в два выходных противофазных. На «верхнее плечо» выходного двухтактного каскада подаётся сигнал с фазой 0°, а на «нижнее плечо» – сигнал с фазой 180°.

В выходном каскаде теперь две лампы 6П3С. Заявленная выходная мощность усилителя 15-20 Вт. По идее, добавление в выходной каскад второй лампы мощностью 5 Вт дало бы прирост мощности усилителя на эти 5 Вт, т.е. в два раза. Почему выходная мощность выросла в три-четыре раза, разберём позже.

Изменилась конструкция выходного трансформатора: сечение магнитопровода увеличилось, чтобы увеличить габаритную мощность, а первичная обмотка имеет отвод от середины.

Аноды выходных ламп подключены к крайним выводам первичной обмотки, источник анодного напряжения подключён к средней точке. Половины первичной обмотки включены таким образом, чтобы противофазные токи в половинах первичной обмотки вызывали токи одного направления во вторичной обмотке выходного трансформатора. Соответственно, синфазные анодные токи во вторичной обмотке друг из друга вычитаются.

Номинал катодного резистора на схеме – 220 Ом. По постоянному току лампы в двухтактном каскаде включены параллельно, соответственно, через этот резистор протекает значительно больший ток, чем протекал бы через катодный резистор того же номинала в однотактной схеме, следовательно, и модуль напряжения смещения на управляющих сетках рассматриваемого двухтактного каскада будет больше.

Ламповые усилители. Оценка искажений по осциллографу

Оценка искажений усилителя с помощью генератора прямоугольных импульсов и осциллографа. Для приближённой оценки качества работы усилителя низкой частоты (УНЧ) достаточно воспользоваться простым генератором прямоугольных импульсов (ГПИ) и осциллографом. Ко входу испытуемого УНЧ подключают ГПИ, вырабатывающий сигнал частотой 1 кГц и амплитудой, равной половине номинального входного напряжения УНЧ. Выход усилителя нагружают резистивным сопротивлением Rн, равным номинальной нагрузке. Мощность резистора Rн подбирают больше выходной мощности усилителя. Параллельно нагрузке подключают осциллограф как на рисунке

Очень полезна сравнительная оценка идентичности двух стереоканалов при наличии двухлучевого осциллографа. Наблюдая одновременно за двумя выходными сигналами, можно судить о точности сдвоенных потенциометров, идентичности фильтров, а также проводить сравнение их с эталонным сигналом.

Прямоугольный импульс содержит в себе спектр частотных составляющих: основную частоту (совпадает с частотой следования импульсов) и ряд частотных составляющих, хорошо выраженных по крайней мере до десятой гармоники. Если подать на вход усилителя прямоугольные импульсы с частотой следования 50 Гц (обычно для этих целей используют не прямоугольные импульсы одной полярности, а двухполярные прямоугольные импульсы (так называемый “меандр”), это будет равносильно подаче на вход усилителя набора частот от 50 до 500…1000 Гц. Если подать импульсы с частотой следования 1 кГц, то диапазон испытательных частот расширится до 10…15 кГц. Подключив к выходу усилителя осциллограф, на его экране получим изображение испытательного импульса, которое будет неискажённым только в том случае, если частотные составляющие импульса пройдут через усилитель неискажёнными, т.е. не испытают ни частотных (амплитудных), ни фазовых искажений. Если импульс на выходе усилителя имеет такую же форму, как на входе, то все в порядке (сравнение производится при помощи двухлучевого осциллографа или однолучевого, но с электронным коммутатором). Если же форма импульса на выходе искажена, то по характеру искажения можно определить неисправность усилителя. Чувствительность этого метода даже к незначительным искажениям достаточно высокая.

Расшифровывают импульсные осциллограммы следующим образом: искажения вершин прямоугольного импульса (искривление и наклон) обусловлены низкочастотными искажениями сигнала в цепях усилителя, а искажения фронта импульсов (закругление и растягивание) — высокочастотными, поскольку различные участки усилителя для импульсов являются дифференцирующими и интегрирующими цепями. На рисунке ниже, конденсатор С — переходный, a R — общее сопротивление вкодной цепи последующего усилительного каскада. Как через такую RC-цепь проходит прямоугольный импульс? В момент появления фронта импульса конденсатор С начинает заряжаться, но это не может произойти мгновенно, поскольку зарядка конденсатора означает существование между его обкладками электрического поля, которое, обладая энергией, не может измениться мгновенно. Поэтому в первый момент после появления фронта напряжение Uс на конденсаторе равно нулю и ток зарядки зависит только от сопротивления R: Iз=Uи/R. Следовательно, на сопротивлении R в этот момент возникнет скачок напряжения Ur=IзR=(Uи/R)R=Ull. Низкочастотные и высокочастотные искажения показаны на рисунке ниже

Однако уже в следующий момент на конденсаторе С появится некоторое напряжение Uс и ток разрядки будет определяться выражением Iз=Uи-Uc/R, т. е. начнёт уменьшаться. Поэтому напряжение Ur на сопротивлении R тоже станет уменьшаться, а это вызовет искажение (слад вершины) импульса на выходе цепи, которое будет тем больше, чем меньше ёмкость конденсатора С (чем меньше ёмкость, тем быстрее происходит зарядка, тем интенсивнее спадает ток зарядки, тем круче спад вершины импульса). Определяется это не только ёмкостью С, но и сопротивлением R, поэтому способность цепи пропускать через себя импульсное напряжение характеризуется параметром x=RC, называемым постоянной времени. Можно доказать, что за время t=3RC=3x конденсатор зарядится примерно до 0,95 макс. напряжения источника.

Нужно помнить, что импульс претерпевает искажения, которые будут тем меньше, чем больше постоянная времени цепи. Действительно, если длительность импульса Ти много меньше трёх постоянных времени цепи (Ти<3т), то за время импульса напряжение Uc на конденсаторе не успевает существенно измениться, а значит, и вершина импульса почти не исказится. Но если постоянная времени соизмерима с длительностью импульса или меньше её, то RC-цепъ значительно искажает вершину импульса или даже превращает его в два остроконечных импульса (дифференцирует его). Строго говоря, любая RC-цепь, выходное напряжение которой снимают с резистора, является дифференцирующей, но если для данного импульса выдерживается соотношение Ти<�Зт, то такую цепь следует считать переходной.

Ниже приведены типичные случаи искажения сигнала при прохождении через УНЧ.

Показанные картинки довольно кривые, однако характерные особенности искажения сигнала по ним понять можно. Это полезно при простейшей диагностике вновь изготовленного устройства. Чаще всего, первичная настройка связана именно с устранением явных косяков в работе усилителя. Как правило, этого оказывается достаточно для удовлетворения требований 90% телезрителей к качеству звучания. Качество лампового звука после исправления ошибок окажется вполне пристойным.

Конечно же для более детального обследования созданного вручную лампового устройства и его тщательной настройки нужны более современные средства измерения. Очень перспективным представляется применение компьютерных средств и софта, построенного в оболочке Спектролаба. Кроме высокой точности в таком подходе реализовано удобство сохранения результатов измерения. А как этими результатами распорядиться это уже дело техники. Конечно же продвинутые цифровые средства не отменяют результаты измерения аналоговыми устройствами. Во многих случаях аналоговый измеритель нагляднее и нередко надёжнее. Но прогресс никто не отменит, поэтому цифровые измерители и технологии рулят.

Евгений Бортник, Красноярск, Россия, май 2016

▍ Режимы работы усилительного каскада на лампах

Режим работы усилительного каскада на лампах определяется напряжением смещения на управляющей сетке. Наглядней и проще это продемонстрировать на графике анодно-сеточной характеристики триода:

Наибольший интерес на кривой вызывает отрезок между точками «б» и «в». Это линейный участок анодно-сеточной характеристики при отрицательном напряжении на управляющей сетке. Крестиком на кривой отмечена середина этого участка, т.е. «рабочая точка» каскада при работе в режиме A.
Если установить напряжение смещения UС на сетке триода минус 4 В, ток покоя IА будет 4,5 мА. Каскад при таком смещении сможет без искажений усиливать входной сигнал с амплитудой до 4 В. При подаче на вход сигнала с большей амплитудой напряжение на сетке может выходить за пределы линейного участка, что приведёт к нелинейным искажениям.

Нужно отметить, что при положительном потенциале сетки относительно катода между ними возникает т.н. «сеточный ток» IС, что эквивалентно включению диода между управляющей сеткой и катодом. Этот эффект нашёл широкое применение в радиотехнике, но при усилении звука он нежелателен, т.к. вносит в сигнал заметные искажения.

Работа в режиме А, когда напряжение на сетке не выходит за пределы участка «б-в», обеспечивает минимальные искажения, но неэффективна энергетически: лампа в этом режиме работает без «отсечки», через неё всегда протекает ток, и большая часть энергии уходит на нагрев анода. Коэффициент полезного действия усилителей класса А не превышает 25-30%.

Начинаем смещать «рабочую точку» в сторону точки «б». В какой-то момент времени начинается «отсечка» (ток через лампу не течёт) части отрицательной полуволны входного сигнала. Усилитель входит в режим AB. Коэффициент полезного действия в этом режиме – 50-60%.

Однотактный (SE) усилитель при переходе в режим AB начинает вносит в сигнал заметные искажения. Искажения, вносимые в сигнал двухтактным (PP) усилителем в режиме AB, заметны значительно меньше.

Искажения, вносимые в сигнал двухтактным усилителем, становятся заметными при сдвиге «рабочей точки» за точку «б» на графике. В точке «а» усилитель переходит в режим B с «отсечкой» ровно половины синусоиды и коэффициентом полезного действия 80% и выше.

При сдвиге «рабочей точки» левее точки «а» на графике усилитель переходит в режим C с «отсечкой» более половины синусоиды, когда большую часть периода входного сигнала ток через лампу не течёт, и коэффициентом полезного действия 90% и выше.

В усилителях звуковой частоты лампы работают или в «чистом классе А» (независимо от схемы включения), или в режиме AB в двухтактных схемах.

Чтобы понять, почему добавление лампы в двухтактный выходной каскад даёт не удвоение, а утроение, или даже учетверение, выходной мощности, вспомним, что выходной трансформатор суммирует по модулю противофазные анодные токи ламп выходного каскада, что в идеале приводит к удвоению амплитуды выходного тока, что и даёт в итоге выигрыш в 4 раза по мощности даже при работе выходного каскада в режиме A.

При работе двухтактных каскадов в режиме AB есть другая особенность. Разберём её на примере работы выходного двухтактного каскада с характеристиками ламп как на графике выше. Для этого вводим каскад в режим AB, установив напряжение смещения минус 8 В. Каскад теперь может без искажений усиливать входной сигнал с амплитудой до 8 В, т.е. в этом режиме можно подать на выходной каскад напряжение «раскачки» в 8 / 4 = 2 раза больше, что при прочих равных условиях опять приводит к увеличению выходной мощности в 4 раза.

Настройка ламповых УМЗЧ

В связи с возросшей популярностью лампового звука, многие бросились конструировать ламповые усилители. Но, хотя ЛУ менее прихотливы к режимам и элементной базе, все же после сборки их необходимо настраивать, учитывая некоторые особенности.

Внимание! Напряжения в анодных цепях могут быть опасны для жизни. Обесточьте аппарат перед вмешательством, разрядите сглаживающие конденсаторы, выполняйте работы при помощи инструментов с надежной электроизоляцией и, в случае необходимости работы под напряжением, обеспечьте присутствие лиц, способных оказать вам первую помощь при поражении электрическим током.

Как и в любом другом У., проверку и настройку следует вести от «хвоста» к «голове». Начнем с 1-тактной схемы (рис.1).

Наверняка каждый собирал нечто подобное на заре своего увлечения.

Настройка выходного каскада.

Итак, начнем с выходного каскада. Убираем из схемы С7 и рассматриваем каскад на VL2.

1. Слышен гул на частоте 50Гц.

1-1. Проблема с БП.

Мала емкость конденсаторов в сглаживающем фильтре или индуктивность дросселя. Обычно там используются электролитические конденсаторы, которые со временем теряют емкость – «высыхают». Начать следует с конденсатора, ближайшего к выпрямителю. Так же возможно, что сама схема выпрямителя не соответствует потребляемому току. Рекомендую мостовые выпрямители – у них конденсаторы почти в 2 раза меньше, чем в других схемах.

1-2. Идет наводка по сеточной цепи.

Можно немного уменьшить R9, но чем меньше изменения – тем лучше, поскольку в такой схеме это приведет к снижению входного сопротивления каскада и ухудшению АЧХ.

По возможности лучше экранировать все линии прохождения сигнала. В частности от С7 к управляющей сетке VL2.

Еще возможной причиной может быть избыточное сопротивление R10. Но его следует подбирать с крайней осторожностью, поскольку его подбор влияет на режим каскада по постоянному току и может привести к росту нелинейных искажений.

1-3. Мала емкость С8. Нужно заменить или подобрать. Однако следует иметь ввиду, что избыточная емкость приведет к потерям на ВЧ.

2. Слышен шум.

Здесь следует определить тональность шума «коричневый (розовый)» или «белый». Образцы я прикрепил в архиве.

2-1. В случае низкотонального шума нужно проверять конденсаторы в анодной и катодной цепях (а так же другие реактивные элементы, если они есть). Это т.н. местные обратные связи (далее ОС. ООС – отрицательная обратная связь – противофазный сигнал по отношению к рабочему, ПОС – положительная обратная связь – синфазный сигнал), которые ограничивают усиление, но вместе с тем подавляют шумы, нелинейные искажения и самовозбуждение. Они могут не соответствовать заявленным параметрам, отсутствовать или иметь пропадающий контакт (плохо припаяны). Так же не исключена ошибка разработчика самой схемы (обычно такие элементы промаркированы «*», т.е. элемент нужно подобрать).

2-2. Высокотональный («белый») шум появляется в результате неисправности лампы или того же пропадающего контакта. Не спешите сразу менять лампу. Вероятнее всего это окисленная панелька. Лучше ее промыть чем-нибудь нейтральным, либо заменить. Обработка абразивными инструментами может привести к противоположным результатам. Физика этого процесса вполне ясна: при неплотном контакте штырьков с панелькой имеют место искровые разряды, а озон, который образуется при этом, еще активнее окисляет обе поверхности. Определить источник проблемы можно щелкнув по лампе пальцем. Шуршащий звук – неисправность панельки, звенящий – неисправность лампы. Если данный метод не дал результатов, временно замените лампу и повторите попытку.

2-3. Так же причиной любого шума может быть избыточное сопротивление анодно-катодной цепи. Начните подбирать R10 (для начала в небольших пределах, иначе повредите лампу и трансформатор). Если подбор этого резистора не дает ощутимых результатов, я вам не завидую – проблема в режиме анодной цепи по постоянному току. Значит, трансформатор не соответствует необходимым параметрам каскада. Придется либо подобрать другой трансформатор, либо перемотать существующий. Не дай вам Бог пережить это!

3. Нелинейные искажения. Это вид искажений, которые можно наблюдать как геометрические изменения формы сигнала на осциллограмме. На слух они определяются по разным признакам: на НЧ ощутимо возрастает хрип, на ВЧ – «свистящие» становятся «шипящими». Как травило, подобные искажения, следствие перегрузки – избыточное усиление, избыточный уровень входного сигнала, смещение рабочей точки и т.д. Разберемся с наиболее характерными источниками.

3-1. Нехватка/избыток анодного напряжения. Все это приводит к смещению рабочей точки, следовательно, некоторые полуволны подавляются режимом лампы по постоянному току. Ситуация аналогична п.2-3. Работать следует аналогично, но перед этим следует проверить напряжение питания У. в режиме молчания и при наличии сигнала (если снижение уровня входного сигнала позволяет убрать искажения, то выходной каскад исправен). Собственно, в таком случае неуместно говорить об устройстве как об усилителе класса «А».

3-2. Ослабление накала. ВАХ лампы, в этом случае, тоже далека от идеала. В этом легко убедиться подав сигнал на плохо прогретую лампу. Собственно, это не такая уж серьезная проблема. Все сводится к времени готовности У. Такое может случиться и с транзисторным У., только там время зависит от емкости (времени зарядки) сглаживающих конденсаторов.

3-3. Избыток входного напряжения. Можно поставить резистор между разделительным конденсатором С7 и управляющей сеткой VL2. Добавочный резистор и R9 образуют делитель, который понизит сигнал. Это изменит АЧХ, но подъем на НЧ можно решить подбором С7 (уменьшением). Кстати, R9 тоже оказывает определенное влияние на режим по постоянному току, так что его подбором тоже можно прийти к нужным результатам.

Настройка предварительных каскадов. Теперь вернем на место С7 и уберем С2. Таким образом получается уже готовый У., охваченный ОС. По большому счету 2-й каскад нужен только для компенсации потерь в цепях тонкоррекции. Т.е. при напряжении входного сигнала 1,5-2В, 1-й каскад можно вовсе исключить. Справедливости ради следует заметить, что каждый каскад неизбежно вносит искажения и шум, а на выходе все это суммируется. В реальности каждый сам решает сколько каскадов нужно для обеспечения нужного усиления. То, что было сказано выше, справедливо и по отношению к триодам. Здесь задача даже несколько упрощается, поскольку анод нагружен не на трансформатор, а на обычную активную нагрузку – резистор, часть которого, в случае необходимости, можно заменить на подстроечный. Я бы не советовал этим увлекаться, поскольку переменные резисторы тоже могут быть источником шума (в том числе белого, который многие по неопытности списывают на грехи лампы). Итак, не будем обсуждать режим каскада VL1-2 и перейдем к У. в целом. Как видно из схемы в работу включилась очень важная цепь – петля общей ООС. Как мы знаем, фаза ОС зависит от того к какому выводу вторичной обмотки подключена петля. Поскольку разница составляет 180гр., ОС может стать положительной. Если при включении резко возрос шум или фон, значит У. стал генератором. Прежде чем колдовать над триодом, перекиньте цепь ОС на другой вывод вторичной обмотки (оставшийся, соответственно, переключить на общий). Петля состоит из R8R11R12. Резистор в катодной цепи VL1-2 является нагрузкой этого делителя. Как правило ОС не оказывает существенного влияния на режим катода по постоянному току, но для этого должно выполняться условие R11+R12>>R8. При помощи ООС можно значительно снизить шум и искажения, но без фанатизма, поскольку этот эффект достигается снижением усиления вплоть до полной непроходимости сигнала.

Теперь рассмотрим 2-тактные усилители. По сути, предусилитель в таких схемах ничем не отличается, но вместо выходного каскада там стоит фазоинвертор, который раскладывает сигнал на полуволны и усиливает каждую отдельно. Вполне понятно, что режим по постоянному току в таких каскадах смещен в «-», что позволяет максимально усилить положительную полуволну и проигнорировать отрицательную, которая смещена фазоинвертором на 180гр и усиливается вторым плечом. В схемотехнике это реализуется 2 способами. На рис.2 показан способ, где триод является одновременно инвертором, как предварительные каскады и катодным повторителем.

Такой каскад, при кажущейся простоте, довольно сложен в настройке. Прежде всего это связано с тем, что у инвертора и повторителя разные выходные сопротивления и, соответственно, разная нагрузочная способность. Чтобы загнать в режим такой каскад, нужно не только добиться его симметрии относительно полюсов питания, но и тщательно подобрать постоянное напряжение на сетке (соответственно анодное напряжение левого триода Л2), чтобы амплитуды разделенных сигналов были равны по модулю (напоминает работу маятника Максвелла), но сам фазоинвертор не выходил из линейного режима. О последствиях разбалансировки ФИ судите сами. Мое субъективное мнение – бог с ней, с простотой, ради избавления от таких сложностей и лишней лампы не жалко. Другой вариант – когда ФИ состоит из 2 обычных каскадов с общим катодом (Рис.3).

Левый триод Л1 поворачивает фазу на 180гр. и передает на второй триод и нижний противофазный пентод. Правый триод поворачивает фазу еще на 180гр (возвращает в исходное состояние) и передает на синфазный пентод. Кроме описанных операций с однотактными каскадами нам остается только подобрать входной делитель правого триода таким образом, чтобы амплитуды анодных сигналов были равны.

По лампам, пожалуй, всё. В следующей статье будем рассматривать полупроводниковые УМЗЧ. Вопросы обсудим на форуме.

С уважением Павел А. Улитин. г.Чистополь (Татарстан).

В статье использованы иллюстрации из книги Р.Свореня «Усилители и радиоузлы» (1965г.)

Прикрепленные файлы:

• шум.rar (188 Кб)

▍ Особенности работы двухтактных схем

Применение двухтактных схем с режимом работы AB даёт значительный прирост выходной мощности при повышении коэффициента полезного действия. Двухтактные схемы имеют меньший по сравнению с однотактными коэффициент нелинейных искажений за счёт лучшего подавления чётных гармоник.
Качество выходного сигнала двухтактных схем с режимом работы AB обеспечивается симметричностью: лампы выходного каскада должны подбираться парами по идентичности характеристик; половины первичной обмотки должны иметь идентичные амплитудно-частотные и фазовые характеристики во всём диапазоне рабочих частот усилителя; каскад фазоинвертора должен обеспечивать точность сдвига фаз во всём амплитудно-частотном диапазоне усилителя.

▍ Особенности работы однотактных схем

Однотактные схемы работают только в режиме A и имеют по сравнению с двухтактными схемами на тех же лампах меньшую выходную мощность при меньшем коэффициенте полезного действия. Спектр выходного сигнала однотактной схемы содержит, помимо прочих, практически равные по уровню, вторую и третью гармоники.
Однотактные схемы не требуют подбора ламп. Конструкция трансформатора для применения в однотактных каскадах гораздо проще. За счёт работы лампы в режиме A магнитопровод выходного трансформатора постоянно подмагничен, что значительно ухудшает его линейность.

▍ Парадокс «триодного звучания»

Необходимость добавления в триод дополнительных сеток была вызвана неустойчивой работой триодов на высоких частотах. Пентоды имеют по сравнению с триодами меньшие межэлектродные ёмкости и гораздо устойчивей работают на радиочастотах. На той же площади анода пентод обеспечивает большую выходную мощность.
По всем паспортным характеристикам применение пентодов, а особенно их разновидности – лучевых тетродов, в выходных каскадах усилителей звуковой частоты предпочтительней. В советской аппаратуре до перехода на полупроводники в выходных каскадах УЗЧ обычно применяли однотактные схемы на лучевом тетроде 6П3С или выходном пентоде 6П14П. На выходе трансляционных усилителей применялись двухтактные каскады на мощных лучевых тетродах Г807 или 6Р3С.

Можно было бы сделать вывод, что пентоды лучше, но оказалось, что есть нюансы…

При переходе на транзисторы был обнаружен эффект «транзисторного звучания». Транзисторные усилители превосходили ламповые по многим параметрам, в частности по коэффициенту нелинейных искажений, но звучали «как-то не так».

Сопоставимый с лучшими транзисторными усилителями коэффициент нелинейных искажений обеспечивали двухтактные выходные каскады с «ультралинейным» включением выходных пентодов. Аутсайдерами по этому параметру в семействе ламповых усилителей традиционно являются триодные «однотактники».

В конечном счёте, эксперты выяснили, что эффект «транзисторного звучания» вызван наличием в спектре выходного сигнала транзисторных усилителей нечётных гармоник. Нечётные гармоники придают звучанию «металлический» окрас.

Затем эксперты пришли к парадоксальному открытию, что однотактный выходной каскад на триоде настолько плох, что чрезвычайно хорош: высокий уровень второй гармоники в спектре триодного «однотактника» маскирует наличие в спектре третьей, т.к. человеческое ухо лучше слышит чётные гармоники. Из-за наличия в спектре чётных гармоник звук кажется мягче и объёмней.

Кроме того, триод в качестве усилителя имеет значительно более узкий частотный диапазон, и в спектре «однотактника» на триоде уровень высших гармоник ниже по сравнению со схемой на пентоде.

Вот так из недостатков и сложились достоинства однотактных схем на триодах.

К несомненным достоинствам однотактных каскадов нужно отнести тот факт, что они не требуют подбора ламп. При изменениях анодного напряжения или потере эмиссии однотактный каскад с автоматическим смещением, скорее всего, так и останется в «чистом классе А».

▍ От автора

Основой моего домашнего аудиокомплекса с 1991 года является ламповый усилитель «Прибой 50УМ-204С» с акустическими системами «Союз 130АС-002». В выходных каскадах усилителя используются двухтактные схемы на мощных лучевых тетродах 6Р3С. Акустические системы подключены к усилителю недорогим акустическим кабелем китайского производства. Все соединительные шнуры – самодельные. Есть коллекция «винила», но обычно я слушаю музыку с CD.
Я очень люблю ламповую технику и меня сильно огорчают беспредметные споры на тему, что лучше «винил» или CD, лампы или транзисторы, триоды или пентоды и т.п. Надеюсь, моя публикация поможет внести какую-то ясность в предметную область и ввести часть этих дискуссий в конструктивное русло.

♪ Плата лампового предварительного усилителя звука. В поисках теплоты…

Добрый день, уважаемые читатели. Сам не думал, что буду писать этот обзор. Но любопытство взяло вверх. Да, да сегодня посмотрим на китайский теплый ламповый звук. А именно рассмотрим и послушаем плату предварительного усилителя звука. Китайские производители позиционируют это устройство для улучшения и «смягчения» звучания цифрового тракта. «Это позволяет добиться значительного улучшения звучания любого CD-проигрывателя за счет оптимизации индуктивной, емкостной и резистивной нагрузки. Данный буфер также можно включать в любые линейные цепи.» Упаковка:

Лампы в комплект не входят!

Внешний вид платы:

Все элементы уже запаяны. Конденсаторы на вид приличные. Это предварительный усилитель, который включается между источником звука и усилителем мощности. По типу это обычный однотактник, двухкаскадный с OOC. Снизу:

флюс отмыт частично. Разъемы сзади:

Линейный вход и выход на тюльпанах и разъем 5,5х2,1 мм под блок питания. Блок питания необходим
переменного
тока AC 12 В 0,5 А. Спереди:

Лампы ставятся в запаянные панельки:

Конденсаторы умножителя напряжения:

Через него питается анод лампы. Кого заинтересовало, доводка платы до ума.

Традиционно для китайцев, это плата клон предварительного усилителя X-10D Musical Fidelity:

Он интересно оформлен в цилиндрический корпус.

Схема та же:

Китайцы продают и готовый клон, оформленный вариант в корпусе:

Для проверки нашел трансформатор:

Трансформатор

Так как плата идет без ламп в комплекте, их надо где-то достать. С Китая долго, да и как оказалось дорого. Да и зачем нам какие-то 6N11 или ECC88, когда есть родные 6Н23П. Дальше схема простая — авито и поиск в своей области. Уверяю, обязательно найдется тип, который натырил этих ламп в свое время полный гараж. У меня в области тоже нашелся:

Короче, через день лампы у меня и по сходной цене. Можно конечно в магазинах или барахолках найти, но через авито современней что ль.

Двойной триод 6н23п:

Ах, как новенькие!

Устанавливаем в панели:

Прослушивание:

Включаем: Лампы подсвечены снизу голубым светодиодом, я бы удивился, если бы его не было.

Кстати о теплоте, лампы при работе прилично нагреваются. За час прослушивания рука не терпела.

Слушал за несколько подходов. Музыка была разная, и под ретро (Синатра, Пресли, джаз) и просто инструменталка и качественный поп. Формат FLAС, источник твердотельный плеер. Акустика AVA one Александрова.

По задумке производителя вся цифровая мерзость и «скверна» должна смягчатся теплотой ламп. Но у меня тракт довольно скромен на искажения и «муть» пошла от пред усилителя. ВЧ приуныли, искажения по низам сказались на динамическом диапазоне. Хорошо, что не стал делать корпус для платы, подумал я.

Тестирование:

Тест генератором: Прямоугольник:

Синус:

Шумы на выходе:

Измерения RMAA:

АЧХ:

THD:

Я хотел послушать теплых ламповых четных гармоник, а получил какой-то бездуховный транзисторный забор. Конечно есть влияние карты и проводов, но не настолько же. Различие в гармониках ламп и транзисторов:

Выводы:

Если хотите смягчить звук своей HI-FI аппаратуры — плесните себе в бокал 50 мл хорошего коньячка. Отличный эффект, всяко лучше китайских ламповых поделок.

Купон 3/25 для тех, кто хочет купить

Спасибо за просмотр. Удачных покупок и только качественного звука!

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.