SE или однотактные схемы — это усилители, в которых сигнал усиливается одним усиливающим элементом (лампой, транзистором) последовательно на каждом каскаде. Эти системы работают в чистом классе А и ценятся многими аудиофилами благодаря их хорошей микродинамике и точности в представлении деталей. Простота также является преимуществом. Недостатками этих схем являются: низкая энергоэффективность (класс A), низкий коэффициент усиления, немного более высокий уровень искажений. Представляем здесь макет такого усилителя.
Предполагается, что это простая и дешевая система, которую можно построить имея минимальный опыт в электронике. Обычно самой дорогой частью лампового усилителя являются трансформаторы громкоговорителей, силовые трансформаторы и лампы. Поэтому, чтобы снизить затраты, предлагаем использовать акустические трансформаторы от старого лампового телевизора (понадобятся два). В таком телевизоре вы также найдете радиолампы, более мощные резисторы, некоторые высоковольтные конденсаторы также пригодятся.
Лампы, необходимые для создания этого усилителя, можно также достать разобрав старое радио. Сетевые трансформаторы можно намотать или купить. Конечно это не Hi-End усилитель, а простой усилитель для начинающих, но звук уже будет заметно отличаться от «кремния». Хотя качество звука в ламповых усилителях сильно зависит от трансформаторов громкоговорителей. Предлагаемые для сборки небольшие трансформаторы, используемые в ламповых телевизорах, не имеют очень хороших частотных параметров. Реально хороший трансформатор большой, тяжелый и довольно дорогой.
Список элементов
Усилитель
- R1, R1A — 1 кОм,
- R2, R2A — 470 кОм,
- R3, R3A — 150 кОм,
- R4, R4A — 1-1,5 кОм,
- R5, R5A — 150-200 кОм
- R6, R6A — 470 кОм,
- R7, R7A — 1 кОм,
- R8 — 500-1000 Ом, отрегулируйте ток сетки, чтобы он не превышал 5 мА,
- R9, R9A — 120-180 Ом, подберите для получения нужного тока катода,
- R10, R10A — 5-20 кОм,
- R11 — 10-20 кОм,
- P — 2×47 кОм / логарифмический,
- C1, C1A — 100 мкФ / 16 В,
- C2, C2A — 100-220 нФ / 250 В,
- C3 — 100 нФ / 400 В,
- C4 — 47 мкФ / 400 В,
- C5, C5A — 100 мкФ / 25 В,
- C7 — 33-100 пФ, выбрать чтобы он не срезал высокие частоты и сигнал осциллографа был правильным,
- C6, C6A — около 1 нФ / 250 В припаять непосредственно к выходам трансформатора громкоговорителя.
Блок питания
- R101 — 400-1000 Ом / 5 Вт,
- R102, — 3-5 кОм / 1 Вт,
- R103 — 270 кОм / 0,5 Вт,
- R106 — 0,8-1,5 кОм чтобы светодиод светил достаточно ярко,
- R104, R105 — 100 Ом,
- C101 — 100 нФ / 400 В, C102, C103, C104, 105 — 100 мкФ / 400 В,
- C106, C107 — 47 мкФ / 400 В,
- M1 — диодный мост выпрямитель 5-10 А / 600 В,
- трансформатор питания 220 В / 250 В — 0,15 А, 6,3 В — 2,5 A.
Схема очень проста. На рисунке показан один канал, другой идентичен. Сигнал со входа через потенциометр P подается на триоды малой мощности (L1), работающие в схеме с общим катодом. После усиления на пентод (L2) подается через конденсатор C2. Трансформатор громкоговорителя (его анодная обмотка) является нагрузкой для этой лампы. Вторичные обмотки трансформатора позволяют питать динамик или наушники.
Усилитель охвачен петлей отрицательной обратной связи, которая уменьшает искажения и расширяет частотную характеристику. Однако это делается за счет усиления. Обратная связь берется с выхода динамика трансформатора и через резистор R10 подается на катод первой лампы (L1). Конденсатор С7 используется для возможной фазовой коррекции. Конденсаторы C3, C4 и резистор R11 образуют фильтр для предотвращения возбуждения усилителя. Аналогичную роль играют резисторы R1 и R7 в цепях ламповых сеток.
Радиолампа L2 может работать в двух режимах — пентод и триод. Режим пентод более мощный, с большим искажением. Режим триода менее эффективен, но имеет меньше искажений. Изменение режима работы может быть сделано с резистором R8. Он в режиме триода должен иметь небольшое значение — обычно это 100 Ом. Если хотим использовать режим пентод для работы усилителя, подключаем R8 как показано на схеме. Можно дать и более высокое значение но так, чтобы ток, протекающий через сетку 2, был немного меньше 5 мА. Как правило значение резистора составляет 500-1000 Ом.
Для подключения громкоговорителей необходим трансформатор, который изменит высокое напряжение в анодной цепи подходящим для сопротивления динамиков или наушников. Для этой цели идеально подходят популярные и простые в добыче трансформаторы из старого лампового телевизора. Естественно понадобится два, по одному на канал.
Можете поэкспериментировать с другими лампами, вместо 6П14П использовать более мощные пентоды (например 6L6 или другие) но помните, что это требует изменения напряжения питания, силовой трансформатор должен иметь также большую мощность. Значения элементов, определяющих рабочую точку лампы, тоже должны быть соответствующим образом подобраны, и трансформаторы АС должны быть адаптированы к типу ламп. Схемы таких усилителей можно легко найти на нашем сайте.
Содержание / Contents
- 1 Принципиальная схема одного канала усилителя
- 2 Фильтр на входе — зачем?
- 3 Блок питания усилителя
- 4 Конструкция и детали
- 5 Внешний вид смонтированного на плате усилителя показан на фотографии
- 6 Налаживание усилителя несложно.
- 7 Меры предосторожности
- 8 Работа над ошибками
- 9 Принципиальная схема 2
- 10 О схеме 2
- 11 Печатка v.2
- 12 О нагреве конденсаторов
- 13 О замене ламп
- 14 Использованы источники
Блок питания усилителя
Блок питания тоже не сложный. Анодное напряжение выпрямляется с помощью моста и фильтруется RC-фильтром, состоящим из резисторов R101-R102 и конденсаторов C101-C107. Резистор R108 разряжает высоковольтные конденсаторы после выключения питания.
Резисторы R105, R104 симметрируют напряжение накала на землю, так что шум сети, слышимый в динамиках, должен быть минимален. Резистор R101 довольно сильно нагревается, поэтому для лучшего отвода тепла его можно разместить на небольшом радиаторе, либо два сразу подключить — последовательно или параллельно (путем выбора сопротивления отдельных резисторов соответственно). Этот источник питания обеспечивает питание одновременно обоих каналов УНЧ.
После включения усилитель должен прогреться несколько минут, чтобы стабилизировались токи протекающие через лампы. Резисторы R101 и R102 в блоке питания, а также R9 и R9A на лампах будут нагреваться до высокой температуры, это нормально. Однако если в воздухе есть запах выжженного лака и видим, что краска на одном из резисторов меняет цвет, значит у резистора слишком мало запаса. В этом случае его следует заменить на такой же по номиналу, но с большей мощностью. После более длительного периода работы снова проверяем напряжение питания и падение напряжения на катодных резисторах ламп. Производим коррекцию анодных токов лампы L2 (L2A).
↑ Работа над ошибками
Время, прошедшее со дня сборки первого работающего макета УМЗЧ, еще раз показало, что в принципе нет такой конструкции, которую нельзя было бы улучшить. Если бы для каждого внесения изменения в схему пришлось изготавливать новый усилитель, то было бы ими «осчастливлено» уж наверное никак не менее половины населения города. Впрочем, это гипербола:-) В реальности же было опробовано несколько изменений в схеме, способствующих «более правильному» использованию ламп, но не требующих при этом значительной переделки конструкции.
↑ Рекомендации при изготовлении
Как указывалось выше, для шасси использовано железо толщиной 0,8—1,0 мм. Передняя, задняя, боковые панели, верхняя и нижняя крышка изготовлены из листового материала толщиной 0,6—0,8 мм. Поверх передней панели сделана декоративная накладка из листового алюминия толщиной 1 мм. На передней панели крепятся выключатель и сопротивление регулировки громкости. На задней панели — сетевой разъем, колодка сетевого предохранителя, разъем для подключения колонок и входные разъемы. Входных разъемов два — один типа СГ5 а другой — пара типа колокольчик. Они запараллелены и используются для удобства подключения различных видов кабелей.
На все металлические детали были сделаны и вырезаны развертки на миллиметровке. Затем, с помощью липкой ленты, развертки крепились к листу металла и в нужных местах керном делались отметки для будущих отверстий. Затем ВСЕ будущие отверстия просверливались сверлом диаметром 1—1,2 мм. И только затем производися загиб деталей.
Не ленитесь гнуть каждую деталь по своей, простейшей оправке — листу фанеры требуемых размеров и толщиной 10 мм. Точность изготовления деталей в таком случае достигает 0,5—1,0 мм. Что для домашней конструкции весьма неплохо. В конструкции практически нет гаек. Отверстия для резьбовых соединений делались пробойником для увеличения толщины резьбы. Для вырезания всех металлических панелей очень рекомендую приобрести болгарку с кругами на 125 мм. Я даже фанерные оправки ей нарезал. Правда воняет когда пилишь, но в гараже можно и потерпеть… Развертки других деталей корпуса не привожу — пусть каждый делает по своему вкусу!
↑ Использованы источники
1. А. А. Ковалев. Ламповый УМЗЧ начального уровня. — AK Laboratory Workshop, 2002 г. 2. Ф. И. Тарасов. Схемы любительских усилителей низкой частоты. — Массовая радиобиблиотека, М. 1957 г. 3. Артур Фрунджян. Акробатика ламповых каскадов. — Журнал «Class A», 1997 г., № 7. 4. Д. С. Гурлев. Справочник по электронным приборам. — «Технiка», Киев, 1966 г. 5. М. Киреев. Радиолюбительский High-End. 40 лучших конструкций ламповых УМЗЧ за 40 лет. «Радиоаматор», Киев, 1999 г.
↑ О нагреве конденсаторов
Многие заметили, что при эксплуатации усилителя происходит нагрев электролитических конденсаторов. Нагрев происходит вследствие теплового излучения ламп и, на мой взгляд, не является сколько-нибудь опасным — конденсаторы C3 и C6 нагреваются до температуры порядка 40—45 градусов, а это весьма немного. Однако надо отметить, что компоновка печатной платы усилителя расчитана на открытую конструкцию и, в случае размещения усилителя, смонтированного на предлагаемой печатной плате, в каком-либо корпусе, не исключено, что придется применить тепловые экраны для уменьшения степени нагрева конденсаторов.
Предельные эксплуатационные данные ламп 6П14П
| Наименование | 6П14П | 6П14П-В | 6П14П-ЕВ | 6П14П-ЕР |
| Напряжение накала, B | 5.7 − 7 | 5.7 − 7 | 5.7 − 7 | 6 − 6,6 |
| Напряжение анода, В: | ||||
| — при рассеиваемой мощности более 8 Вт | 300 | 300 | 300 | 300 |
| — при рассеиваемой мощности менее 8 Вт | 400 | − | 400 | − |
| — при запертой лампе | − | 500 | 500 | 500 |
| Напряжение 2-й сетки, B | 300 | 300 | 300 | 300 |
| То же при запертой лампе, B | − | 500 | 500 | 500 |
| Напряжение между катодом и подогревателем в лампах 6П14П, В | 100 | 200 | 200 | 200 |
| Ток катода (среднее значение), мА | 65 | 65 | 65 | 65 |
| Мощность, рассеиваемая анодом, Вт | 14 | 14 | 14 | 14 |
| Мощность, рассеиваемая 2-й сеткой, Вт | 2,2 | 2 | 2 | 2 |
| Сопротивление в цепи 1-й сетки, МОм | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Температура баллона ламп 6П14П, °C | − | 300 | 300 | 300 |
| Температура окружающей среды ламп 6П14П, °C | −60…+70 | −60…+70 | −60…+70 | −60…+200 |
↑ Детали
В конструкции использованы постоянные сопротивления типа МЛТ 0,5 и МЛТ 2. Переходные конденсаторы типа МБМ. Если есть более качественные — можно применить и их. От конденсатора С1 можно и отказаться, но поскольку автор любит развязку по постоянному току, он С1 оставил. Рисунки всех печатных плат и развертки металлических деталей представлены в файлах формата CorelDraw внизу.
Печатные платы нарисованы в двух слоях: первый — проводники, второй — рисунки деталей. Для получения только проводников достаточно отключить печать второго слоя. Платы нарисованы уже в зеркальном отражении и готовы для примерения в «лазерно-утюжной технологии». Поскольку для ламп оставлено достаточно места (учтен опыт предыдущих разработок) тепловой режим усилителя получился весьма благопроиятным.
Налаживание
Налаживание усилителя начинают с проверки режима ламп в соответствии с табл. 1 (напряжения на электродах ламп измерены с помощью вольтметра со входным сопротивлением 5 ком, в).
| Обозначение лампы | Напряжение на аноде | Напряжение на экранной сетке | Напряжение смещения |
| Л1 (левый триод) | 75 | — | — |
| Л1 (правый триод) | 125 | — | -1,5 |
| Л2 | 260 | 260 | -9,0 |
| Л3 | 260 | 260 | -9,0 |
После этого с помощью звукового генератора и измерителя выхода или лампового вольтметра снимают частотные характеристики усилителя при различных положениях регуляторов тембра.
Они должны примерно соответствовать приведенным на рис. 2. Если на низших частотах подъем мал, то его можно увеличить увеличением емкости конденсатора С9 или уменьшением сопротивления R16.
Глубина регулировки на низших частотах подбирается изменением емкости конденсатора С„. Уменьшение R3 по сравнению с R2 также увеличивает глубину регулировки, однако уменьшение R3 уменьшает входное сопротивление усилителя, что не всегда возможно, например, при работе с пьезоэлектрического звукоснимателя.
Необходимые пределы регулировки частотной характеристики усилителя на высших частотах определяются подбором емкости конденсатора С1.
Положение движка потенциометра R12 находится по минимальному фону на выходе усилителя. Следует отметить, что емкость конденсаторов С4 и С8 может быть снижена до 20—30 мкф без значительного увеличения фона.
В правильно собранном и налаженном усилителе уровень фона не превышает 46 Дб (напряжение фона на звуковой катушке равно 12 мВ).
Ю. Михайлов. Радио 1958, №8.
↑ О схеме 2
Прежде всего, по настоятельным рекомендациям настоящих аудиофилов, были введены конденсаторы в катодные цепи автоматического смещения: C4 и C7 для ламп VL1 и VL2 соответственно. Благдаря этим конденсаторам устраняется влияние катодных резисторов (фактически — устраняется местная ООС по току) на выходное сопротивление усилительных каскадов (без этих конденсаторов оно заметно выше). И, если для каскада на VL1 это проявляется не столь явно, то ввод конденсатора C7 в цепь катода выходного пентода VL2 позволил (хотя и совсем немножно) увеличить максимальную выходную мощность усилителя.
Несколько усложнена цепочка подачи общей ООС (R4,R7) в катодную цепь первой лампы (R5,C4). Это сделано в связи с желанием уменьшить влияние параметров этой цепочки на режим лампы VL1. Теперь напряжение смещения лампы VL1 практически полностью определяется величиной сопротивления катодного резистора R5, вследствие чего отпадает необходимость в его подборе после изменения глубины обратной связи.
Введен еще один двупозиционный джампер JP2, повышающий степень удобства любителям экспериментировать. Джампер позволяет переключать выходнул лампу из пентодного режима в триодный и наоборот. (На схеме изображено пентодное включение — когда экраниующая сетка подключена к источнику питания. В триодном включении экранирующая сетка подключается непостредственно к аноду, чем обеспечивается достаточно глубокая местная ООС по напряжению, при этом Вольт-амперные характеристики — ВАХ — лампы становятся очень похожими на ВАХ триодов, из-за чего и возникло такое название.) Надо заметить, что использование этой возможности требует особой аккуратности от экспериментатора — изменение режима лампы часто ведет за собой необходимость коррекции величины смещения на первой сетке, а это значит, что необходимо при этом изменять и величину сопротивления R10.
Предельные эксплуатационные данные ламп 6П14П
| Наименование | 6П14П | 6П14П-В | 6П14П-ЕВ | 6П14П-ЕР |
| Напряжение накала, B | 5.7 − 7 | 5.7 − 7 | 5.7 − 7 | 6 − 6,6 |
| Напряжение анода, В: | ||||
| — при рассеиваемой мощности более 8 Вт | 300 | 300 | 300 | 300 |
| — при рассеиваемой мощности менее 8 Вт | 400 | − | 400 | − |
| — при запертой лампе | − | 500 | 500 | 500 |
| Напряжение 2-й сетки, B | 300 | 300 | 300 | 300 |
| То же при запертой лампе, B | − | 500 | 500 | 500 |
| Напряжение между катодом и подогревателем в лампах 6П14П, В | 100 | 200 | 200 | 200 |
| Ток катода (среднее значение), мА | 65 | 65 | 65 | 65 |
| Мощность, рассеиваемая анодом, Вт | 14 | 14 | 14 | 14 |
| Мощность, рассеиваемая 2-й сеткой, Вт | 2,2 | 2 | 2 | 2 |
| Сопротивление в цепи 1-й сетки, МОм | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Температура баллона ламп 6П14П, °C | − | 300 | 300 | 300 |
| Температура окружающей среды ламп 6П14П, °C | −60…+70 | −60…+70 | −60…+70 | −60…+200 |
Анодные характеристики 6П14П-ЕВ
Заключительные испытания
Не будем говорить о самом звуке, потому что крутых аудиофилов знакомых нет. Но используя усилитель в течение нескольких месяцев уверяем, что 2 х 5 Вт непрерывной мощности для динамиков достаточно для того, чтобы озвучить даже большую комнату, при условии что вы не фанат мощных басов. Что касается чистоты и мягкости звука, тут TDA микросхемам вообще остаётся скромно курить в стороне!
↑ Печатка v.2
Печатная плата была доработана с учетом вышеизложенных изменений. Удалось сохранить ее прежний размер и механические параметры. Но так как монтаж стал плотнее, при сборке нужно обращать внимание на габариты используемых электролитических конденсаторов. Вариант печатной платы с джампером JP2, однако, кажется не совсем удачным из-за излишнего количества дополнительных проводников, существенно повышающих плотность монтажа (между контактами джампера напряжение может достигать 300 Вольт — поэтому нужно внимательно отнестись к соблюдению зазора между дорожками платы во избежание пробоя).
Печатная плата без JP2 в высоком разрешении (жмите пипку раскрыть на весь экран)
Печатная плата с JP2 в высоком разрешении (жмите пипку раскрыть на весь экран)
↑ Конструкция выходного звукового трансформатора
Трансформатор намотан на ПЛ железе. Толщина навивки ленты — 20 мм, ширина ленты — 30 мм. Размеры окна 60 мм на 20 мм. Первичные обмотки намотаны проводом диаметром 0,17 мм, вторичные — 0,5 мм. Транформатор состоит из двух одинаковых катушек, порядок намотки на каждой катушке следующий: _______ каркас _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ 90 вит Ø 0.5 Секция А _______ бумага _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ 45 вит 2 x Ø 0.5 (мотать в два провода) Секция Б _______ бумага _______ бумага _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ 90 вит Ø 0.5 Секция В _______ бумага _______ 250 вит Ø 0.17 _______ калька _______ 250 вит Ø 0.17 _______ бумага _______ бумага _______ Картон с выводными ламелями _______ лакоткань
Всего первичная обмотка получается 2×2000 витков. В качестве межобмоточной изоляции использовалась обычная упаковочная бумага. Она оказалась довольно плотной и жесткой. При работе на нагрузки 4 и 16 Ом используются секции А, В, а на 8 омную нагрузку секции А, В и Б Порядок соединений секций первичной и вторичной обмоток показан на следующем рисунке.
Соединение секций выходного трансформатора
Слева приведена схема соединений секций первичной обмотки, справа — вторичной для 8 омной нагрузки. Н1а, К1а — начало и конец первой секции первичной обмотки на одной катушке, Н1b, К1 b, — начало и конец первой секции первичной обмотки на второй катушке. Для вторичных обмоток — 1а и 3а соответсвенно секции А и В. А 2а — секция Б.
