Усилитель на двух лампах 6П44С в параллель мощностью 10 Ватт

↑ Моточные изделия

Выходной трансформатор оригинала на железе от ОСМ-0.25 (вырезка из статьи): Ниже приведены сведения о трансформаторе для выходного каскада на двух параллельно соединенных тетродах 6П44С в триодном включении. Его первичная обмотка состоит из четырех секций по 325 витков, соединенных последовательно, всего 1300 витков провода диаметром 0,355 мм. Каждая секция состоит из двух слоев с прокладкой между ними из фторопласта толщиной 0,2 мм. Вторичная обмотка для нагрузки сопротивлением 4 Ом состоит из пяти секций по 77 витков, соединенных параллельно. Каждая секция содержит один слой провода диаметром 0,77 мм. Поверх второй и четвертой секций этой обмотки без прокладок намотаны еще две секции, каждая по 32 витка в два провода диаметром 0,56 мм (размещение обмоток показано на рис. 3). Эти секции нужно наматывать с зазором между витками так, чтобы получилось равномерное заполнение слоя от щечки до щечки. Все четыре провода по 32 витка соединены параллельно, и полученная обмотка соединена последовательно с обмоткой в 77 витков. Таким образом, получается обмотка из 109 витков для нагрузки 8 Ом. Между четырьмя секциями первичной обмотки и пятью секциями вторичной расположены восемь прокладок, толщина которых меняется приблизительно по арифметической прогрессии от 1,3 мм (первая прокладка) до 0,2 мм (последняя прокладка) по мере уменьшения переменной составляющей напряжения между секциями обмоток I и II.

Авторские выходные трансформаторы намотаны на железе от трансформаторов ОСМ-0,16 и имеют следующие моточные данные: I — первичная обмотка, диаметр провода 0.31мм (правда провод типа ПЭЛШО) II – вторичная обмотка, диаметр провода 0.55мм. Количество витков в обмотках, соединение и последовательность секций как в статье-оригинале. Межслойная изоляция мной была упрощена. Между слоями первички – слой кальки, между секциями – слой бумаги потолще, типа упаковочной. Можно поэкспериментировать с порядком включения секций для получения максимально широкой полосы усиления. Силовой трансформатор ТС 180 без каких либо перемоток. Дроссели анодного питания выполнены на железе от телевизионного дросселя ДР2-ЛМ-К и намотаны проводом диаметром 0.33мм. до полного заполнения окна.

6п44с — в ЛУМЗЧ с простецкими анодными колпачками

Представляю вниманию телезрителей ещё одну статью, в которой применено традиционное неправильное изложение материала. Приоритеты поставлены с ног на голову. Привожу вначале описание электронных ламп, вместо описания особенностей выходного трансформатора. Речь пойдёт о примнении 6П44С — это мощная электронная лампа, пригодная для построения усилителя. Она обладает сравнительно небольшими габаритами, при заявленной большой мощности рассеяния анодом. Внешний вид, схема соединения, панельки и китайские анодные колпачки показанына картинке. Лучевой тетрод 6П44С называют телевизионной лампой. Это очень неплохой мотор, для создания качественного двухтактного мощного усилителя звука. Однако лампа эта сравнительно низковольтная и имеет повышенный в сравнении с традиционными лампами ток. Однако более существенной особенностью выходного каскада с этими лампами считают необходимость применения высокоэффективного драйвера, «раскачивающего» низкочувствительные лампы.

Некоторое неудобство ламп 6П44С и им подобных заключается в верхнем расположении анодного вывода. Кроме конструктивных неудобств есть проблема «добычи» анодных колпачков. Китайские колпачки стоят не маленьких денег, причём ничем не оправданных. Мне удалось изготовить простые и надежные колпачки при двухрублёвой себестоимости. Керамика обыкновенная от нагревательных элементов, замазка высокотемпературная, лепестки из жести лужёной, провода МГШВ 0,35 с применением ТУТ.

Традиционный и укоренившийся в сознании людей, подход к изложению материала по ламповым усилителям и схемам, идущий от наименования и выбора ламп — не разумный и не правильный. Неразумно начинать выбор автомобиля с мотора и колёс, поскольку вначале оценивают назначение, стоимость, эстетику, функционал и другие характеристики. Здравый смысл говорит о том, что важнейшим узлом лампового усилителя является именно выходной трансформатор. От его качества зависит качество всего усилителя. Стоимость выходного трансформатора может составлять 80% и более от стоимости всего проекта. Именно от выбора трансформатора, его изготовления или покупки зависит всё, в том числе выбор соответствующего типа ламп. Поэтому объясняю, что мое изложение материала в традиционном порядке имеет другую цель. А именно цель — ограничение сведений о применении простых и удобных типовых трансформаторов, с высокой точностью подходящих под широко распространённые лампы. Если бы телезритель знал, что большинство ламповых усилителей высочайшего качества могут быть собраны без применения уникальных рукопашных моточных манипуляций, то это пожалуй могло бы обвалить рынок ламповой техники. А уж подорвать уровень искусственно вздутых цен на ламповые усилители с использованием моего инженерного знания очень и очень просто. Именно применение типовых трансформаторов в специфических схемах включения позволяет достичь объективно экстремального качества звучания лампового усилителя. И никаких фокусов здесь нет, а только лишь инжиниринг. Причем большинство усилителей с серийными трансформаторами можно построить на колоссальные мощности. А для этого следует использовать мощные одиночные или сдвоенные лампы средней мощности в каждом плече двухтаткта с модифицированными трансляционными трансформаторами или стержневыми силовиками. Самые лучше результаты даёт дифференциальное включение трансформаторов, например по схеме, показанной ниже. Но трансформаторы нужно подбирать по условию симметрии. Ниже показана схема, котрая очень нравится мне самому. В таком решении отсутствуют ограничения на усиление. Дело в том, что для 6П44С требуется хорошая «раскачка». Поэтому применение традиционной схемотехники Вильямсона ограничено и требует дополнительных усилий при создании мощных драйверов. А здесь применены катодные повторители и непосредственные связи. Но настройка этой схемы ещё сложнее, а обязательным условием будет предварительный подбор ВСЕХ ламп, а не только выходного каскада. Подбор двойных триодов по условиям симметрии половинок может оказаться гораздо важнее подбора мощных ламп.

Для ламп 6П44С есть еще одна проблема, достаточно не просто найти достоверное описание характеристик и режимов. Хотя сама лампочка по режимным параметрам довольно приличная. Особенно высокое напряжение питание для 6П44С не нужно, а вот ток анода можно задать довольно большой. Исходя из этого выходные двухтактные трансформаторы следует применять с небольшим сопротивлением Rаа, буквально в несколько килоом. В этом варианте довольно неплохо удаётся приспособить некоторые типовые трансформаторы, например выходные трансформаторы от болгарского усилителя Респром. Ну и конечно же удобно применить специальные секционированные буржуйские выходные трансформаторы, мощностью около 100Вт. Буржуйские звуковые трансформаторы стоят зелёных денег. Если на выходе применять одиночный трансформатор, то конечно же он должен быть секционированным и симметричным, с перемежающимися обмотками, иначе качество звука в области ВЧ обеспечить не удастся. Традиционная схемотехнка Вильямсона показана ниже. Выходной трансформатор применён низкоомный, готовый Респром, но грамотно распаянный по секциям. На практике большинство типовых Респромов не показали желаемого значения собственной индуктивности. Поэтому может оказаться необходимым применение общей ООС для расширения частотного диапазона усилителя в области НЧ.

Традиционно предпочтительно применять довольно мощные одиночные трансформаторы. Ватт 100-160 это не плохо. Запас по железу должен быть обязательно. Однако применение железа от трансформаторов 0,4 кВА и более, следует считать уже перебором. Трансформаторы такого габарита не оправданно увеличивают массу конечного изделия. Для меня примеры использования таких трансформаторов это в первую очередь примеры безграмотности и малокультурности создателя лампового усилителя небольшой мощности. Никаких разумных аргументов для применения в 20-ваттном ламповом усилителе выходного трансформатора в габарите 0,4кВА — нет. А уж тем более в усилителе, спроектированном на 5 Ватт. Ниже показана схема, в которой применен предварительный каскад с динамической нагрузкой. Здесь настроечный результат получить будет несколько сложнее, зато с усилением ситуация получше. Можно применить и более простые решения, например в виде обыкновенного небалансного фазоинвертора. Для увеличения усилительного ресурса придётся несколько увеличить анодные напряжения. Однако в целом такую схему следует возбуждать от источника довольно значительного сигнала, поскольку усиления будет всё равно недостаточно.

Для фильтрации пульсаций по цепям питания сейчас используют мощные электролиты. В двухтактном усилителе увеличением ёмкости фильтров особенно увлекаться не нужно. Ёмкость основного конденсатора фильтра больше чем 1000 мкФ — это вообще избыточная мера. Двухтактные схемы обеспечивают компенсацию противофазных пульсаций, поэтому требования к фильтрам не велики. Однако хороший конденсатор может потребоваться в динамике УМЗЧ. Лучше, если шина постоянного тока сформирована на мощной батарее конденсаторов, запитанной непосредственно от выпрямителя. Но нередко кондей большой ёмкости ставят после входного дросселя. Выбор места его установки нередко зависит, от того, что телезритель захочет спалить зарядным током в первую очередь. Кроме того, при построении источника питания надо помнить, что дроссель большой индуктивности просто не пропускает мгновенные повышенные токи пиковых нагрузок и увлекаться индуктивностями в 5-10 генри не нужно. Вопреки науке первый конденсатор П-образного фильтра может быть сравнительно небольшой ёмкости. Это позволит ограничить пусковой бросок тока через диоды и поможет сберечь кенотроны при экзотическом блоке питания. Следует помнить общее правило, конденсаторы большой ёмкости требуют плавной зарядки, при условии жёсткого ограничения зарядного тока, следовательно нужны узлы задержки подачи питания, нужна автоматика. В каскадах предварительного усиления, как правило, применяют фильтрующие конденсаторы небольшой ёмкости. Там мизерное потребление тока, поэтому пульсации крайне малы и большие ёмеости не нужны. Однако конденсаторы ёмкостью менее 100 мкФ в настоящее время лучше не применять вовсе. Это барахло и устаревший подход.

Ниже показан вариант схемы с дифференциальной парой согласующих трансформаторов высокой симметрии на выходе. Поскольку трансформаторы применены типовые и причём изрядной мощности (по 100Вт), в такой усилитель можно воткнуть по паре ламп 6П44С в плечо. Надо заметить, что подбор парных трансформаторов обязателен. А настройка усилителя имеет особенности, поскольку понадобятся дополнительные меры борьбе с самовозбуждением. Многое зависит от качества монтажа, пусть даже навесного. Зато в результае правильной сборки будет получена машина около 60 Вт номинальной мощности с исключительными характеристиками.

С накальными цепями выходных ламп можно обращаться вольнее, чем с накалом первых ламп, но нужно грамотное проектирование корпуса. Можно применять парное последовательное включение 6 вольтных нитей накала. Но нужно проверять распределение напряжений в накальных цепях. Это позволит уйти в меньшие токи потребления. Следовательно можно уменьшить фон. Есть возможность уйти в постоянный ток стабилизированных или импульсных источников, или например в высокочастотное (28-100 кГц) питание от импульсных источников. Витые пары для накальных цепей следует применять обязательно. А вот входные лампы нужно зауважать. Применение питания накалов постоянным током, либо испольщование анодного смещения накальных нитей даёт очень неплохие результаты. Еще лучше применение бифилярной намотки специальных накальных трансформаторов. Но это большая пребольшая работа.

Усилитель лучше создавать как конструктор из блоков. Каждый блок лучше настраивать автономно. После сборки в кучу можно быстро отрепетировать взаимодействие блоков. При этом не приходитсяя тупо искать ошибку, которую можно легко допустить при навесном монтаже внутри комбайна. Нужно заметить, что тетрод 6П44С справедливо относят к довольно тугим лампам, требующим специальных усилий по «раскачке». Именно поэтому непосредственно перед выходными лампами следует устанавливать не хилый драйвер. Меру необходимости применения в этом каскаде 6Н23П можно обосновать лёгкостью достижения результата, поскольку это довольно мощная и динамичная лампа. Но есть примеры применения в качестве драйвера лапмочки 6Н1П, которая при тщательной настройке вполне справляется с тугой 6П44С. А сам недостаток усиления выходного каскада на 6П44С можно использовать с плюсом при построении «дубовых» каскадов с о сдвоенными или строенными параллельными лампами в каждом плече. Выравнивающие резисторы не забывать!

Рекомендация по блочному подходу к построению лампового усилителя в полной мере относится к применению выходного трансформатора. В самом начале изготовления усилителя нужно тщательно испытать имеющийся трансформатор (трансформаторную пару). Испытывать его нужно отдельно от всего. Испытывать его нужно с применением вольтметров и амперметром и резисторов нагрузки, при подключении к ЛАТРу. Если это пара трансформаторов, то их сначала собирают в блок, монолитно привязывают к общей пластине, которую позднее монтируют корпусе. Пару трансформаторов также тщательно испытывают под нагрузкой. Выясняют степень симметрии, величину рассеяния и нагрузочную способность. Сразу лучше распаять жгутами все выходы обмоток. Применяют также витые пары из разноцветного провода. А когда блок трансформаторов вставляют в корпус, то разноцветные косички просто просовывают в окна шасси. Провода формуют по мнимуму шумов и наводок в жгуты и обрезают длинные хвосты в необходимый размер, по месту присоединения к колодкам.

Блок питания это всегда отдельный модуль, который полностью отрепетирован и испытан заранее. Блок питания усилителя монтируют в корпус так, как задумано в самом начале, и никаких заморочек при этом нет. Блок питания выдаёт гарантированные напряжения и токи. Все релейные системы блока питания должны быть отстроены заранее по выдержке времени и предельным пусковым и долговременным перегрузкам. При завершении монтажа достаточно раскидать косички витых пар по жгутам и распаять концы по клеммникам.

В итоге получается внятная блочная конструкция, в которой ясно функциональное назначение всех модулей. Налаживать такое устройство при использовании проверенных лампочек не составит особого труда. При первом пуске и особенно в настройке лампового усилителя нужен осциллограф. Крайне просто становится измерить напряжения в узловых точках, а также выловить всевозможные источники воозбуждения. Желательно самостоятельно изготовить щуп с делителем 1:100 для диагностики высоких напряжений. Применение аналоговых миллиамперметров и амперметров для контроля токов в ходе настройки никто не отменял! Это правильный подход. Такой способ гораздо более культурен, нежели применение китайского мультиметра для контроля тока косвенным методом по падению милливольтного напряжения на шунте. Однако в измерительном приборе нужно иметь не слишком длинные провода, и желателен аккуратный монтаж, чтобы избежать возбуждения.

Евгений Бортник, август 2015, Россия, Красноярск

↑ Работа над ошибками

При налаживании усилителя выяснилось, что уровень фона имел довольно большое значение. Поскольку анодное питание к платам каналов сначала было сделано раздельными проводами с платы блока питания, то при соединении экранов входных проводов вместе и соединении их к корпусом в районе входного разъема, резко возрастали наводки. Побороть эту беду получилось следующим образом. Земляные контакты на входах усилителей правого и левого каналов были соеденены толстым (1мм) медным проводом в изоляционной трубке и минусы анодного питания обеих каналов с блока питания был припаяны приблизительно по середине вышеупомянутого медного провода. В итоге уровень фона удалось снизить до приемлимых -60дБ ÷ -65 дБ. При повторении конструкции автор рекомендует запитать накалы входных ламп обех каналов от отдельной обмотки, а еше лучше — постоянным напряжением. Как уже говорилось выше, автор вернулся к использованию в первом каскаде ламп 6Н23П, как давших более мягкое, благородное звучание. Имеет смысл также попробовать применить переходные конденсаторы С1, С5, С6 других типов. Об этом много написано на различных форумах соответствующего профиля.

Практические схемы ламповых усилителей на трансформаторах ТН

Схема 1. Двухламповый усилитель на триод-пентодах 6Ф3П или 6Ф5П.

Схема классическая и в подробном описании физики ее работы не нуждается.

В качестве предварительного каскада усиления и фазоинвертора используется дифференциальный каскад. Ток анода каждого триода 1,45 мА. При этом коэффициент усиления каскада от входа до каждого выхода составляет 25. Чувствительность усилителя со входа, при максимальной выходной мощности — 0,45 вольта эффективного значения.

Выходной каскад усилителя работает с автоматическим смещением в режиме класса АВ. Баланс токов выходных ламп устанавливается за счет небольшого (плюс/минус 1,5 вольта) изменения их сеточных смещений.

Блок питания выполнен на базе стандартных трансформаторов ТАН с мостовым полупроводниковым выпрямителем и классическим П-образным C-L-C фильтром. Для низковольтных «токовых» ламп использование в выпрямителе полупроводниковых диодов вместо кенотронов предпочтительнее.

Поскольку схемы и предварительного и выходного каскада симметричные, отпадает необходимость в положительном смещении цепи накала относительно катода для уменьшения фона. Однако, при желании еще более уменьшить фон, такое смещение можно организовать введя в схему дополнительный резистор номиналом 300 килоом и мощностью 0,5 ватта, соединяющий цепь накала ламп с точкой анодного питания предварительного каскада (+ 210 v). Тогда, с имеющимся резистором 100 килоом, заземляющим потенциал цепи накала, будет образован делитель напряжения, и потенциал цепи накала ламп составит + 52 вольта. Таким образом, паразитный диод накал-катод, через который переменная составляющая тока фона попадает в катодную цепь лампы, будет заперт в предварительном каскаде смещением минус 32 вольта, а в выходном — минус 36 вольт.

Параметры усилителя по этой схеме приведены в первых двух строчках таблицы 4.

Замена 6Ф3П на 6Ф5П не приведет к изменению схемы, разве, что, придется перепаять разводку панелек и включение обмоток выходного трансформатора. Возможно, также, в этой схеме применить и «одиночные» пентоды 6П18П, 6П43П, а дифференциальный каскад фазоинвертора выполнить на двойном триоде 6Н23П. Такая схема показана на следующем рисунке. Здесь использована другая серия питающих трансформаторов и на предварительный каскад для лучшей линейности задано в два раза большее напряжение анодного питания.

Схема 2. Трехламповый усилитель на 6Н23П и 6П43П или 6П18П.

Схема полностью аналогична предыдущей, с той лишь разницей, что предварительный дифференциальный каскад выполнен на двойном триоде 6Н23П. Ток анода каждого триода составляет 6,25 мА. Коэффициент усиления такой схемы от входа и до каждого из парафазных выходов составляет 14. Соответственно, чувствительность усилителя со входа, при максимальной выходной мощности — 0,8 вольта эффективного значения.

При желании подать на усилители по Схемам 1 и 2 парафазный входной сигнал, необходимо инверсный сигнал подать на сетку второго триода через имеющийся в схеме конденсатор (0,47 мкФ) отсоединив его нижний по схеме вывод от общей шины. В этом случае чувствительность усилителя по каждому входу составит 2 х 0,4 вольта. В Схеме 1 чувствительность усилителя при парафазном сигнале составит 2 х 0.225 вольта.

Блок питания по составляющим элементам полностью аналогичен предыдущей схеме, однако, по физике своей работы отличается. Предварительный каскад питается повышенным напряжением + 370 вольт от мостового выпрямителя, чтобы обеспечить большую линейность усиления и лучшую симметрию схемы за счет большого значения резистора в общей катодной цепи и, соответственно, большого падения напряжения на нем (+ 70 вольт). Выходной каскад питается от двухполупериодного выпрямителя, образованного двумя диодами моста с заземленными анодами, а потенциал + 200 вольт снимается со средней точки анодной обмотки. Сглаживающий фильтр аналогичен предыдущей схеме.

Диапазон частот по половинной мощности (0,707 по напряжению) от 40 Гц до 25 КГц. Чувствительность усилителя при максимальной выходной мощности — 0,25 . 0,3 вольта. Изменяемые параметры усилителей по схемам 1 и 2 сведены в таблицу 4.

Схема 3. Двухтактный УНЧ на «телевизионных» лампах.

Предварительный усилитель в этой схеме выполнен двухкаскадным. Режим первого каскада усиления на триодной части 6Ф1П выбран близким к типовому с анодным током 10 мА при напряжении на аноде 93 вольта. Коэффициент усиления каскада 7.

↑ Файлы

Дополнительные файлы в формате CorelDraw : 2x6P44S_SE_v2.cdr — плата усилителя 2x6P44S_SE_Power_v3.cdr — плата блока питания 2x6P44S_SE_PowerConsole_v2.cdr — развертка консоли, на которой крепятся дроссели и плата блока питания 2×6П44С_SE.spl — схема усилителя в формате программы Splan