Ламповый усилитель - конструкция от UA1ONG. Усилитель ламповый двухтактный
История этого усилителя началась в тот день, когда я абсолютно бесцельно купил на рынке две тесловские лампочки EF22. Ни для чего, просто понравились, и недорого. Некоторое время они лежали у меня «в тумбочке», потом я решил скрестить их с 6П3С-Е, причем схему хотелось без переходных емкостей. Лофтин -Уайт в однотакте я попробовал, но остался ею недоволен. И неизвестно, сколько бы лежали у меня эти лампочки, если бы не набрел я на схему Павлова.
Схема двухтактного УНЧ
В результате экспериментов и небольших изменений получилась у меня вот такая схема.
Забегая немного вперед, скажу, что усилитель развивает выходную мощность 10 Вт при входном напряжении 0,5 В. Схема сама по себе, на мой взгляд, довольно интересная и нетривиальная. Она сочетает в себе достоинства однотактной и двухтактной. От первой ей достался входной каскад, который, собственно говоря, особенностей не имеет (кроме, конечно же, способа питания второй сетки пентода). От второй - выходной каскад (работающий, кстати, в классе А), и здесь сплошные особенности.
Первая - подключение управляющих сеток выходных ламп, оно непосредственное. Именно поэтому в катодах этих ламп стоИт резистор сравнительно большого сопротивления (чтобы соблюсти режим выходных ламп). Но такая схемотехника влечет за собой главный недостаток схемы - большое ее тепловыделение. Поэтому изначально нужно предусмотреть достаточную вентиляцию корпуса.
Вторая - это подача входного сигнала только на сетку верхнего плеча (сетка нижнего тетрода заземлена по переменному напряжению). Такой способ называется Self-Inverting Push-Pull (SIPP), или сэлфсплиттер - самоинвертирующийся двухтактный выходной каскад. Характерная его черта - это отсутствие емкости в катодах выходных ламп. Поскольку инверсный входной сигнал подводится на нижний тетрод именно через его катод.
Третья относится и к первому каскаду - обратная связь с катодов выходного каскада на экранную сетку входного, повышающая общую устойчивость усилителя.
Как видим, оба каскада связаны между собой по постоянному напряжению, причем вкруговую. Это влечет за собой довольно кропотливую настройку усилителя, заключающуюся в тщательном подборе резисторов R3, R10 и R11. Но за все эти сложности и трудности я был вознагражден прекрасным звучанием усилителя.
Сборка УНЧ
Теперь сборка. На шасси пошла одна боковина от старого компьютерного корпуса, на днище - вторая. По задуманной конструкции, ламповые панели должны быть приподняты над шасси, поэтому в последнем были вырезаны прямоугольные отверстия, которые я закрыл платами из фольгированного стеклотекстолита со впаянными в них ламповыми панелями.
В первоисточнике было еще вот такое замечание.
Поэтому нужно было придумать задержку анодного напряжения. Ставить тумблер на анодное не захотел, поскольку не люблю резких переходных процессов в виде бросков анодных и сеточных токов. С учетом вышесказанного (и показанного), схема блока питания и софтстарта получилась вот такая.
Что получается? После включения усилителя первые 30 секунд греются накалы, потом в течение примерно 45с плавно нарастает анодное напряжение, а затем включается индикатор уровня сигнала на передней панели, сигнализируя о готовности усилителя к работе. Оба реле после всех манипуляций остаются в отпущенном состоянии. Кстати, об индикаторе. Его схема вот такая.
Ламповый аудио усилитель на 6П6С с оригинальным решением импульсного БП
История создания этого усилителя, в принципе, случайна. Попали мне в руки несколько штук 6П6С. Давно читал про их невероятную певучесть и всяческое восхищение тех, кто их слушал. Ну и как пройти мимо?)
Блок питания с под-под-вы-под-вертом. Ленивый ИИПВ наше время довольно неплохой ИБП можно приобрести за сравнительно небольшие деньги и повсеместно. Небольшой вес. Хотя тут плюс сомнителен, я встречал людей, которые измеряют "круть" усилителя именно весом. Мол поставил - сломалась полка, вот это настоящий Хай-энд. Ну и просто хотелось собрать именно импульсник.
Но вот с повторением ИБП как-то не задалось. Потратил кучу времени, денег и текстолита, а вместо блока питания получались довольно неплохие детонаторы. Отсюда вывод, что видимо кривизна рук не позволяет. Тогда решил взять обычный ATX-блок питания от ПК и поднять напряжения на шине +5В до 6,3В и использовать ее как накальную.
Проще всего это сделать с ATX-блоком на ШИМ tl494. Все элементы, которые висят на ногах 1, 2, 3, 4, 13 и 14 нужно удалить и вместо них собрать точно, как на приведенной схеме.
1 нога - усилитель ошибки шим, именно по ней и будет регулировка2, 3 - частотозависимая обратная связь4 - "мягкий старт" БП. Регулируется емкостью кондера С2Резистором Р1 можно будет точно установить напряжение накала.
По этому принципу можно переделать почти все компьютерные ИБП. Мне удалось поднять шину +5В до 6,3В на многих ШИМ. И только с sg6105 не заладилось - максимум 6В, хоть плачь. Она самая вредная на мой взгляд, трудно поддается "обману". Очень хороши ИБП фирмы FSP. Собрают довольно качественно и всегда ставят свою собственную разработку - модуль SFP3528.
Для наглядности, схема блока питания и что нужно отпаять
Переделанный БП
Полдела сделано, теперь анодное! И тут возникла проблема.Пробовал перематывать силовой транс. Но БП начинал работать не стабильно, сильно грелись ключи. А более склонные к суициду творения китайских мастеров и вообще сгорали. В общем, после экспериментов решил я попробовать прицепить дополнительный трансформатор для анодного напряжения. И это сработало!Данные доп транса: I - 16 витков ПЭВ2 - 2ммII - 150 витков ПЭВ2 - 0,36 мм
Феррит также вырван из ИБП. Можно купить его, но главное, чтобы не было зазора в центральном керне.Чтобы разобрать трансформатор, его нужно поварить в воде минут 10-15. После того, как клей размякнет, можно вытащить 2 половины феррита. Тут лучше не тянуть дурниной, а нежно раскачивать половинки, т.к. феррит очень хрупкий. Если он все же сломался (что наверняка произойдет), его можно склейть супер клеем.
И начинаю мотать свой трансформатор. Мотаю первичку. Первичка мотается вся сразу, в один слой. Тут надо запомнить направление намотки. Все обмотки нужно мотать в одну сторону. Это важно.
Вторичка мотается из расчета примерно 1 виток - 2 вольта. Вы спросите - почему таким толстым проводом? Вся обмотка легко помещается на каркасе, ее не надо впихивать. Без проблем мотается анодная + обмотка смещения. Вот поэтому, пускай лучше с запасом будет.Да и мотать толстый провод удобнее, чем тонкий.
и собранный трансформатор
Теперь нужно подключить наш доптранс к блоку питания. Для этого первичку дополнительного транса подключаю во вторичку силового (обмотка из которой формируется шине +12 Вольт). Тоесть нужно подпаяться к выводам вторичной обмотки штатного транса ИБП. У разных БП схема намотки может отличатьс. Для проверки нужно померить тестером переменку на выводах вторички - там должно быть примерно 20 Вольт переменки.
Такое подключение не нарушает режим работы компьютерного ИБП и является по сути обычной нагрузкой.
Плавная подача анодного
Так же нужна плавная подача анодного напряжения. Иначе при стартовой зарядке емкостей, БП будет работать на малое сопротивление и будет уходить в защиту.
В диодный мост подойдут только ультрафасты. Более медленные будут сильно греться.Конденсаторами С1 и С2 регулируется время задержки. С 10мкФ выход в рабочий режим составляет около 3х минут.Полевик подойдет любой с подходящим напряжением. Его нужно будет повесить на небольшой радиатор, т.к. в момент открытия полевик будет греться. Ну и желательно что-нибудь повесить в нагрузку анодного, иначе выходное напряжение будет отличаться в большую сторону. Я в качестве нагрузки вешаю две последовательно соединенные лампы 220В х 40Вт.
Фото готового устройства. Эта плата для другого усилителя, отличается только наличием обмотки смещения.
Межкаскадные конденсаторы поставлю ФТ-3 0,22мФ. Впрочем, у меня есть К40У-9 и К42У-2 ёмкостями 0.47мФ. Также, попробую поставить в катоды бумагу по 20мФx160В. Общий вес уся будет килограмм десять. )
Кенотронное питание будет выполнено по этой схеме:
Сегодня за один день сделал вот что (вид сзади). Снизу, под входными трансами спрятались дроссели, прижатые траверсами со шпильками. Удалось избежать дополнительных отверстий в верхней крышке на видных местах. Уже распаян накал и анодное. Корпус от старого CD-плеера, куплен у дедов на Митьке за 100руб. Сочетание бордового с чёрным мне очень нравится, кстати. Задняя панель бует из алюминиевого уголка 40x20. На ней разместится вся коммутация. Выходы на колонки я делаю на 4Ом и 8Ом, поскольку у меня есть разная акустика. Насчёт передней панели пока размышляю. Лампы и все детали - новые. В макете усь уже был проверен и понравился по качеству звучания. Все трансформаторы от http://matyushin.com
Первый раз использовал кенотрон, поэтому, пришлось заново подбирать режимы работы ламп и все напряжения. Мой вариант схемы выглядит так:
Все номиналы деталей и напряжения на своих вариантах схем привожу в точности с теми, которые имеют место быть.
Сначала сделал вариант без развязки по питанию между каскадами, но мне подсказали (С.В.Матюшин), что развязка обязательно нужна (резистор 3,3кОм и два конденсатора после него), тем более, что первый каскад проще ввести в нужный режим.
Последовательность подбора режимов была такой. Сначала пришлось понизить выпрямленное напряжение после кенотрона, нагрузив выход на резистор 3.3кОм 20Вт при токе около 110мА (близкий к будущему рабочему току, с запасом). После фильтров блока питания имел целых 360В. Резисторы по 820Ом 7,5Вт в выпрямителе после дросселя каждого канала понизили напряжение до приемлемого уровня 308-310В. После гасящих резисторов ставим ёмкости. У меня стоят электролиты "Jamicon" 330uF x 400V + 1uF(плёнка, шунтирующие) в каждом канале.
(В дальнейшем, я отказался от гасящих резисторов 820Ом в блоке питания, после дросселей, по настоятельной рекомендации С.В. Матюшина.)
Для подбора напряжений, сразу нужно паять оба канала, чтобы не делать эту работу несколько раз.
Потом собрал выходные каскады, нагрузил ими блок питания - убедился, что рабочая точка пентодов в триодном включении вписывается в норму по току анода и рассеиваемой мощности.
В последнюю очередь собирал первые каскады. Критериев было два - анодный резистор должен быть в пределах 47кОм-51кОм, напряжение земля-катод - около 1.4В (по В.Пузанову). Получил Ua=187В - убедился, что рабочая точка триодов находится в пределах нормы. Однако, детальный подбор режимов ламп обоих каскадов оставил на потом.
Делитель входного сигнала сделал, как и в первом усилителе на 6Ф5П, с учётом того, что с выхода CD-плеера по уровню "0"дБ выходит 1,2В переменки.
Итак, подошло время включить полу-макет, полу-собранных усилитель. Выглядело это так:
Параллельно, стало понятно, где располагать и как крепить наиболее габаритные компоненты.
Да, чуть не забыл - усь поёт! Ничто не задымилось, не загудело, ещё раз промерены все напряжения в контрольных точках, заменена одна лампа (подбор по идентичности напряжений в каналах), звучание мне нравится! Желание, по-скорее закончить сборку, только прибавилось! Однако, не в ущерб качеству. Всё-таки, делаешь вещь для себя, любимого. ;)
Сегодня купил недостающие компоненты, распаял и проверил один канал:
Вчера распаял второй канал, сегодня подбирал режимы работы ламп, путём перебора номиналов катодных резисторов.
Не знаю, в текущих режимах ламп ли дело или в конденсаторах ФТ-3, но звук - потрясающий, даже на таких дровах, как S90-B. В общем, я доволен!
Допустил мега-косяк при разметке - правая лампа стоит на 8мм ближе к передней панели - семь раз отмерь, как говорится. Было очень досадно, но потом решил махнуть рукой. На самом деле, сейчас, я бы обе лампы 6П6С подвинул ещё ближе к передней панели, чтобы между продольными осями одноимённых ламп слева направо, относительно оси кенотрона, было одинаковое расстояние. Словом, хорошая мысля - приходит опосля, да и всё это - сугубо индивидуально. )
Планирую на этой неделе закончить этот усилитель и приступить к усилку для наушников. Хочу попробовать схему SRPP на 6Н23П-ЕВ.
Сделал переднюю и заднюю панели. Использовал уголок 50мм x 50мм
Закончил монтаж внутри.
Корпус разведён звездой (стойка в середине). Для разводки питания использовался монтажный кабель сечением 0,75 квадрата. От входных гнёзд проложен экранированный кабель до регуляторов громкости. Уровень фона лежит за пределами чувствительности моих АС S-90В.
В качестве дросселей использована первичная обмотка трансформаторов ТВК-110ЛМ, поскольку, пришлось, по максимуму, гасить избыток напряжения источника, расчитанного на нагрузку 200мА 300В. Резисторы ставить не хотелось, а имеющиеся у меня дроссели Др-2,3-02 имеют меньшее кол-во витков и меньшую индуктивность.
Осталось доработать родную нижнюю часть корпуса, чтобы она смогла закрыться, не мешая установленным компонентам. Также, чем-то нужно будет закрыть три верхних трансформатора.
Сегодня доделал нижнюю крышку. Здорово помог электролобзик. Уверен - соседям звук понравился:)). Потом, подверг усилитель жесткой пытке меандром и перевез его на постоянный QTH. Как привёз - первым делом завесил - 10кг, как и предполагал. :)
Показывает на частоте 1кГц вот что:
Долго смеялся, когда узнал, что у моего осциллографа сбоку есть вход 1кГц и можно было его задействовать, а не городить целый генератор. ))
Осциллограф у меня одно-лучевой, поэтому, смотрим в два этапа.
Подав этот меандр на вход усилителя, подключив эквивалент нагрузки (резисторы, общим сопротивлением 8,1Ом), на выходе имеем следующую форму сигнала:
Как и ожидалось, есть ослабление на низких частотах. Однако, нет возбуждения в каком либо секторе звукового диапазона, нет резкого подъёма, фронт сигнала приемлем. Словом, результатом я более чем доволен!
В заключении, приведу мой расчёт линии нагрузки для лучевого пентода 6П6С, работающего в триодном режиме, исходя из приведённого сопротивления нагрузки 5кОм. График ВАХ позаимствован на сайте: http://valvelab.pochta.ru/index.htm
Жёлтая линия(N-M) - вспомогательная, откладывается исходя из приведённого сопротивления имеющегося выходного трансформатора, таким образом, получаем Ua(произвольное значение)/Ra(5кОм в данном случае)=60мА;
Синяя линия(D-E) - параллельна вспомогательной, проходит через выбранную рабочую точку лампы, исходя из рекомендованного производителем значения Ua0=250В;
Зелёная линия(A-B-C) - искомая линия нагрузки, проходит по синей линии от нулевого смещения(точка A) на управляющей сетке Uc=0В, через рабочую точку лампы(точка B, Uc0=12,5В) до значения смещения Uc=25В(точка С). По модулю, напряжения смещения в плечах А-В и В-С равны между собой(по 12,5В, в данном случае).
К сожалению, на практике, при сборке данного усилителя, рабочая точка лампы 6П6С, в моём случае, лежит несколько в другой области и оптимальных расчётных режимов мне добиться не удалось (слишком завышено напряжение источника питания) без применения гасящих резисторов.
Кардинально переделал схемотехнику - драйверный каскад собрал по схеме SRPP, сделал фиксированное смещение для лампы выходного каскада, убрал резистор на входе до регулятора громкости, сопротивление в цепи сетки выходного каскада понизил до 100кОм (согласно тех.документации на данную лампу).
Напряжение на 2-й ножке лампы драйверного каскада 160-165В. Схема SRPP изображена не совсем традиционно.
6П6С работает в режиме Ua=324В, Ia=41mA, катод подключен на корпус, резистор сетка-анод - 100Ом. Фактическое напряжение смещени -15,5В не совпадает со значением тока и напряжения, если использовать представленный график ВАХ (согласно графику, смещение должно быть где-то -23В, при таких значениях анодного напряжения и тока).
Субъективно, звучание изменилось в лучшую сторону - усилитель задышал, что называется и, однозначно, прибавилось низов. Думаю, оставлю такой вариант схемы.
На самом деле, резистор регулировки напряжения смещения лучше включать таким образом, чтобы обрыв в цепи подвижного контакта не привёл к выходу лампы из строя. Т.е. ставить его нужно не параллельно, а последовательно в одно плечо делителя напряжения и подобрать делитель таким образом, чтобы при нарушении контакта, напряжение в средней точке делителя не было аварийным для лампы.
Кроме того, входной резистор я давно уже ставлю не более 5кОм и стараюсь делать питание каскадов раздельным.
Убрал в питании большую емкость после кенотрона. Поставил МБГП-2 4мФx400В. Синее облако в колбе кенотрона при включении пропало. Обратил внимание, что вверху колбы образовалось темное кольцо, шириной около сантиметра. На форуме Аудиопортала наткнулся на инфу, что подбором емкости после кенотрона (до дросселя) от 2-х до 10мФ можно регулировать выходное напряжение в значительных пределах - собираюсь попробовать, т.к. есть желание понизить анодное для выходных ламп. Убрал ТВК-110ЛМ в фильтрах питания и поставил дроссели Др-2,3-0,2, когда проводил эксперименты с 6П3С-Е перетыком, т.к. при бОльшем токе на них было заметное падение напряжения. Поставил резистор для разрядки емкостей после выключения усилителя. Заменил подстроечные резисторы в цепи смещения на многооборотные.
C целью уменьшения эквивалентного сопротивления (Ra), можно попробовать ставить две лампы в плече в параллель.
Вернулся к этому проекту. Много экспериментировал с рабочей точкой ламп выходного каскада. Выходное напряжение в схеме с кенотроном сильно зависит от ёмкости первого конденсатора, ёмкость которого по паспорту не должна превышать 4мкФ. Однако, амплитуда "пилы" при такой ёмкости в моем случае составила 80В. Нужно иметь дроссель с хорошей индуктивностью, чтобы эффективно подавить такие пульсации. С ёмкость 10мкФx400В МБГО амплитуда пульсаций на этом конденсаторе уменьшается примерно в четверо, выходное напряжение увеличивается примерно на 20В и т.д.. Так же, на форумах ходит много разговоров о том, что от типа данного конденсатора сильно зависит звук. Рекомендуют до дросселя ставить металлобумажные ёмкости, что я и сделал.
Использовал программу SpectraLab с целью настройки такого тока покоя, при котором уровень третьей гармоники частоты 1кГц был бы минимальным. Оказалось, что при Ua около 320В и токе покоя в пределах 40мА, подавление третьей гармоники относительно основного тона составляло около 60дБ.
Вернулся к варианту 4мкФ при Ua - около 275В и токе покоя около 50мА. Напряжение смещения находится в пределах 12,5-14В. Подавление третьей гармоники превысило 70дБ (замеры производились с помощью карты Creative Audigy SB0570, сигнал снимался с нижней части делителя напряжения - 8Ом+0,25Ом).
Кроме того, звучание более высоковольтного варианта отличалось некоторой "тяжестью".
Так же, меня сильно поразил факт влияния значения сопротивления нагрузки каскада SRPP (через него же подаётся напряжение смещения выходного каскада) на уровень второй гармоники. С уменьшением номинала сопротивления нагрузки, существенно уменьшается уровень второй гармоники, однако, это сопровождается заметным спадом в НЧ-области, что не приемлемо, на мой взгляд (АЧХ наблюдалось на выходе усилителя, а не каскада SRPP). Остановился на неком промежуточном варианте, когда заметный спад начинается где-то в области 40-50Гц, а уровень второй гармоники находится на 40дБ ниже уровня основного тона на максимальной громкости, после которого начинается резкий рост всех гармоник.
Собственно, дело за подбором в пару выходных ламп. К сожалению, запаса 6П6С на данный момент у меня нет и выбирать особо не из чего. Тем не менее, основные зависимости и тенденции, в целом, мне понятны.
Закончил с настройкой усилителя (назвал его "Кассиопея") и, собственно, свои изыскания с данной комбинацией ламп, как и входным каскадом по схеме SRPP. Ещё раз промерил все напряжения по каскадам и откорректировал последний вариант схемы (см.выше).
Некоторый дисбаланс в уровне подавления второй гармоники в одном из каналов связан с конкретными экземплярами ламп. Это многократно проверялось путём смены их местами. Так же, относительные уровни измерений в SpectraLab могут отличаться от соотношений плеч в делителе напряжения сопротивления нагрузки, типа звуковой карты, настроек уровней входа-выхода и т.п. В конечном итоге, я воспользовался генератором самой программы и установил полосу панорамы 48кГц, что позволяет использованная мною звуковая карта. Наглядно видно, что АЧХ усилителя с лихвой перекрывает стандартный звуковой диапазон в 20кГц.
"Рассыпаться" в оценке звучания усилителя не стану, т.к. это весьма и весьма субъективно. Для себя ставлю его между первым на 6Ф5П (" ") и на 6П43П (название пока не придумал). Но в первом, выходные трансформаторы проще и дешевле, а в моноблоках - шедевры от самого А.Шалина. Так что, сравнение не может быть корректным.
Удачи вам в сборке и, главное, настройке ламповых усилителей. Успешного поиска своего звука!
Недавно подвернулась лампа 6П6С и я решил собрать гитарный усилитель используя её. Из всех схем решил взять схему Fender"a 60х годов с аналогичной лампой на выходе. В оригинальной схеме Fender Champ 5C1 на входе использована лампа-пентод, что и обеспечивает достаточную чувствительность усилителю. Для такой работы была выбрана лампа 6Ж8, которая так же является полным аналогом используемой в оригинальной схеме лампы. И так как лампы по своим характеристикам идентичны зарубежным, схема не менялась и выглядит так:
Единственное изменение – Л3. Вместо оригинального аналога 5Ц4М я решил использовать 6Ц5С, так как у него меньше ток накала и наличие всех необходимых характеристик. Выходная мощность составляет 4 Ватта чистого сигнала. Полная мощность с перегрузом – 5 Ватт.
Теперь немного про использованные комплектующие. Входной и переходной конденсаторы были использованы типа к40п-2а на 400В. Конденсатор С2 – пленка. Переменный резистор ALPHA.
Монтировать усилитель я решил на фольгированном стеклотекстолите. В конечном итоге монтаж элементов у меня выглядит вот так: