Этот усилитель был собран в 2009 году и с тех пор является “вспомогательным” в моей системе.

Схема усилителя. Amp_6AC7_6CB5A_001

Я привел два варианта схемы – первый –  выходной каскад с фиксированным смещением и входной – с автоматическим и второй – выходной каскад с автоматическим смещением и первый каскад – с фиксированным. Для акустики “онкен” или ФИ на НЧ динамиках большого размера  (12″-15″) я бы порекомендовал первый вариант, а для для рупорных, ШП  или систем открытого типа я бы порекомендовал второй вариант. Тем не менее, ничто не мешает применить входной каскад из первого варианта – во втором и наоборот. 🙂 Звучание усилителя, конечно, будет меняться-  но в любом из вариантов останется динамичным, цельным и, так сказать “музыкальным”. В целом, фиксированное смещение “стабилизирует и прочищает” НЧ регистр, улучшая разрешение и снижая фазовый сдвиг в этой частотной области. На некоторой акустике (как правило, это часто бывает с ШП в рупорном оформлении)  при воспроизведении рок-музыки такое звучание может показаться обедненным, слегка зажатым, как бы с некоторой нехваткой так называемого “драйва”.  Автоматическое смещение решает эту проблему. 🙂

Конструкция двухкаскадная, с емкостной связью между каскадами. Первый каскад – усилитель напряжения на лампе 6AC7 (6Ж4) в триодном включении. В качестве анодной нагрузки выбран интегральный регулируемый источник тока от IXYS. Режим работы первого каскада – напряжение анод-катод =200…210В, ток =10…12mA, напряжение смещения = -3..-3.2V. В качестве источника напряжения смещения можно применить высококачественную литиевую батарейку-таблетку (желательно выбирать батарейку с выводами на корпусе). Или, в случае автоматического смещения – высококачественный резистор (например, Kiwame) зашунтированный не менее высококачественным конденсатором (например, Panasonic серии FC емкостью 2200 мкФ на рабочее напряжение 6.3V  *** – на схеме этот конденсатор не маркирован). Коэффициент усиления каскада = 48…50, максимальное выходное напряжение при напряжении источника питания 320V составляет 55V RMS, коэффициент гармоник при этом не превышает 1.5%. 6AC7 в триодном включении с источником тока в качестве анодной нагрузки имеет чистое, ясное, динамичное и в тоже время выразительное, музыкальное звучание. Я считаю, что это одна из лучших драйверных ламп для двухкаскадных усилителей. Межкаскадный конденсатор – Jensen Copper Foil Paper in Oil Silver Leads 1uF 630V. Выходной каскад выполнен на лампе 6CB5A (6П20С) в триодном включении. Режим работы каскада – напряжение анод-катод = 290…300V, ток покоя = 75…80 mA, напряжение смещения -60…-65V. Выходная мощность – не менее 8 Вт. 6CB5A в триодном включении обладает рядом уникальных характеристик. Во первых, отличной линейностью ВАХ и, как следствие- небольшим коэффициентом гармоник. Во вторых, сравнительно низким внутренним сопротивлением, что позволяет применить выходной трансформатор с небольшим Ra (от 2K – *** я применил Hammond T-1627SEA c Ra = 2.5K), В третьих она хорошо “звучит” как с фиксированным, так и с автоматическим смещением. Все это наводит на мысль о некотором отдаленном сходстве 6CB5A и 300B. 6CB5A выпускалась несколькими компаниями, мне встречались лампы от RCA, Sylvania, Westinghouse, GE, Amperex, Tung-Sol. Вот некоторые из них-

.

Конструктивно они так же несколько различаются – бывают со светлыми или черными анодами коробчатой или эллипсообразно-цилиндрической конструкции. Очень редко встречается лампы 6CB5 (без “А”) от RCA ранних годов выпуска. Они имеют прямой баллон и цоколь большего диаметра, внутренняя конструкция напоминает Tung-Sol.  Из всех вариантов, что я слышал, больше всего мне понравились лампы от Sylvania c округлыми темными анодами. На этом фоне “наши аналоги”-  6П20С при крупных габаритах и вроде бы более прочной на вид конструкции обладают худшей линейностью и  весьма ненадежны.

Схема блока питания. Amp_6AC7_6CB5A_bp_001

Блок питания собран по традиционной для моих конструкций схеме, в качестве трансформатора питания выбран Hammond 372JX. Для каждого канала усилителя применен отдельный блок питания. Выпрямитель – традиционный двухполупериодный, фильтрующие конденсаторы – металлизированный полипропилен в масле (ASC или Obligatto PSU), вспомогательные конденсаторы- электролитические Pаnasonic и полипропиленовые Solen Fast, Obligatto Gold. Фильтр выполнен по простой схеме “умножителя емкости” на IGBT или мощном полевом транзисторе, эта схема так же  обеспечивает плавное  (в течении примерно 45 секунд) нарастание  напряжения питания при включении усилителя. Конденсатор на выходе фильтра  имеет сравнительно небольшую емкость (60…120мкФ), но, для этого (***- и любого однотактного) усилителя он обязательно должен быть масляно- полипропиленовым или хотя бы просто полипропиленовым. Вполне подойдут конденсаторы  ASC, Obligatto, Solen Fast. Подбором сопротивления  R1 можно устанавливать выходное напряжение блока питания. Не следует выбирать его сопротивление менее 15 кОм, это приведет к росту пульсаций на выходе электронного фильтра.  Резисторы R5, R6 и конденсатор С4 образуют делитель выходного напряжения для подъема потенциала накальной обмотки относительно уровня “общего”. Это необходимо для уменьшения проникновения возможных помех из накальных в катодные цепи, особенно  в случае применения автоматического смещения в первом каскаде.  Напряжение смещения для лампы выходного каскада получается с помощью схемы выпрямителя – удвоителя и RC фильтра напряжения на элементах VD5, VD6, C6,C7,C8,C9, R8,R9, R10. Подстроечным резистором R10 можно регулировать напряжение смещения в диапазоне примерно -55..-65V. Естественно, для варианта выходного каскада  с автоматическим смещением эта часть схемы не нужна. Блок питания в определенной степени является универсальным и может быть применен для любого усилителя на лампах с напряжением источника питания не более 430V. Максимальный ток нагрузки, при котором схема блока питания работает в расчетных режимах, составляет примерно 4A. В этом усилителе максимальный стационарный  ток нагрузки ограничен только техническими возможностями силового трансформатора.

“Второй” вариант усилителя, собранный недавно для моего хорошего знакомого:

Февраль 2009 год                                                                              г.Владивосток

 P.S. Источник тока на биполярных транзисторах

Несколько раз меня спрашивали, можно ли чем-либо аналогичным 🙂 заменить интегральный источник тока IXYS. Скажу сразу, 100% полноценной замены нет. IXYS обладает рядом уникальных характеристик, сочетая в себе  возможность работы при сравнительно низком напряжении анод-катод (от 5V), высокое динамическое сопротивление (не менее 100К), которое сохраняется постоянным в довольно широком диапазоне частот (от постоянного тока до примерно 80 kHz), при этом для его “функционирования” не требуется каких- либо вспомогательных цепей.

Источник тока, пригодный для применения в качестве анодной нагрузки в каскаде усиления на электронной лампе, можно собрать по этой схеме — Current_Source_SS  Если посмотреть на ВАХ биполярного транзистора, то можно обнаружить некоторое их “формальное” сходство с ВАХ пентода. То есть “со стороны” коллектора транзистор имеет высокое внутреннее сопротивление. В этой схеме два каскодно включенных транзистора обеспечивают необходимое (около 150К) динамическое сопротивление источника тока. Стабильность параметров схемы обеспечивается источником опорного напряжения на светодиоде LED1. Частотные свойства в основном определяются характеристиками транзистора T2. К недостаткам схемы можно отнести необходимость использования источника опорного напряжения, который сам потребляет от источника питания некоторый ток (5…10 mA) и высокое минимальное падение напряжения, необходимое для работы схемы. Для вывода рабочей точки транзисторов T1 и T2 на “пологий” участок их ВАХ необходимо, чтобы напряжение между эмиттером и коллектором каждого из них было не менее 3…4V. Таким образом, c учетом “потерь” напряжения на резисторе R3, минимальное падение напряжения на схеме должно быть примерно 8…10V.

Рассчитывается схема очень просто – если в качестве источника опорного напряжения выбран красный светодиод (RedLed), то падение напряжения на нем Uled=1.7V, при токе через него Id= 5….10mA. Выберем Id= 10mA. Падение напряжения на R1 (Ur1) задает рабочую точку T1, примем Ur1 = 5V. Тогда R1=5V/10mA = 500 Ом, ближайшее стандартное значение =510 Ом. Падение напряжения на резисторе R2 = Uп-Uled-Ur1. При напряжении источника питания Uп = 360V, получим R2= (360-1.7-5)V/10mA = 35.5К, ближайшее стандартное значение = 36К.  Мощность, рассеиваемая на R2 = Ur2*Id = (360-1.7-5)V*10mA = 3.5W, нужно применить резистор мощностью не менее 5W.  Ток покоя лампы 6AC7  Ia = 12mA, этот ток задается выбором номинала R3. Падение напряжения на R3  Ur3 = Uled- 0.7V, где 0.7V – это падение напряжения на открытом переходе база-эмиттер T1. Тогда R3 = (Uled-0.7)/Ia = (1.7-0.7)V/12mA = 83Ом, стандартное значение = 82Ом. Для точной подстройки тока R3 удобно составить из двух резисторов – постоянного и переменного. Напряжение на аноде лампы 6AC7 Ua = 200V, тогда падение напряжения на T2 в состоянии покоя будет = Ut2 = Uп-Ua-Ur3-Ut1 = 360-200-1-5 = 154V. Мощность, рассеиваемая на T2 = Ut2*Ia = 154V*12mA = 1,85W. При открывании лампы падение напряжения на T2 будет больше и рассеиваемая мощность возрастет, поэтому T2 необходимо установить на радиатор. Максимальное выходное напряжение каскада при закрытии лампы ограничивается значением Uп-Ua-8V = 360-200-8 = 152V. В качестве T1 можно применить BC558B, в качестве T2 – MJE350 – или аналогичные.

PS 11-11-2014. Довольно интересный вариант построения этого усилителя Алексеем –

И еще несколько вариантов этого усилителя, собранных Валерием Жуковым. Его краткий комментарий —

“…Здравствуйте Виктор! Вот Ваш усилитель – делаю в разных вариантах – с автоматическим смещением и с фиксированным – результат всегда очень хороший. Ваш усилитель есть даже в Финляндии и при тестовом сравнении переиграл дорогущий и тяжеленный канадский РР .  Ваш усилитель достоин того, чтобы оформлять его разнообразно, но – только не меняя схему  🙂 “

Февраль                                                                                                           2016г.

Вчера вечером, когда я возвращался домой от моего хорошего знакомого, известного меломана и эзотерика Николая и, скользя по гололеду, проезжал по так называемому “Золотому” Мосту —

(Фото – ИТАР-ТАСС/ Юрий Смитюк, найдено на просторах интернета) 

 – вдруг пришла мне в голову идея попытаться сформулировать признаки соответствия  аудиосистемы критериям высокой верности воспроизведения музыки.

Итак –

Как определить, является ли ваша аудиосистема музыкальной системой высокой верности воспроизведения?

• Первое впечатление, возникающее после начала прослушивания –  как интересно и свободно музыка “льётся“
• Музыка льётся одинаково хорошо как при тихих, так и при громких уровнях.
• При прослушивании с закрытыми глазами не возникает мысли о том, что перед вами аппаратура, а не реальные музыканты.
• Если закрыть глаза и немного сосредоточиться, вы можете представить музыкантов и их инструменты. Партия каждого из них прослеживается легко и без усилий, в то же время  исполнение всего произведения воспринимается цельно, слаженно.
• Музыка вас так впечатляет, что по спине бегут мурашки и на  глазах невольно выступают слезы.
• При прослушивании любимого диска у вас не возникает желания поставить что-нибудь другое, а после того, как диск закончился – возникает ощущение, которое можно определить как “счастливая грустная радость”.
• При вечернем или ночном прослушивании комната может превратиться в воображаемое место, где происходит исполнение произведения. Возникающее  в темноте ощущение, что “они” здесь или, иногда – я “там” бывает пугающе реалистично.
• У вас не возникает никакого желания что-то улучшить, доделать в своей системе или вообще ее продать. 🙂 Сам комплект аппаратуры стал неважен, а важна только музыка, которую она воспроизводит.
• Все ваши гости – как обычные люди, так и отъявленные аудиофоилы, после первого прослушивания музыки на вашей системе, задумчиво говорят вам, что ничего подобного они еще не слышали (и не важно, что они под этим подразумевают). 🙂
• Может быть позже добавлю еще что-нибудь. Вероятно, в поисках вдохновения придется прокатиться по мосту на остров Русский.

Как и обещал, привожу окончательный (как оказалось позже, “почти” окончательный) вариант схемы усилителя Zen-V. Zen_V_Schem_10_12_001 От опубликованного ранее варианта эта схема отличается увеличенным до 24V напряжением источника питания и увеличенным до 550 mA  на канал током покоя, добавленным в схему фильтром питания и измененными номиналами нескольких резисторов и конденсаторов. Необходимость в фильтре питания выяснилась по мере накопления опыта эксплуатации усилителя с различными моделями наушников – на низкоомных высокочувствительных наушниках иногда в паузах был заметен фон (подробнее см. ниже). Простейшая схема фильтра на полевом транзисторе решила эту проблему, дополнительно обеспечивая плавное нарастание напряжения на выходе усилителя при его включении. Увеличение тока покоя одновременно улучшило стабильность работы усилителя на низкоомную нагрузку и расширило полосу в области ВЧ на “большом” сигнале до 25 кГц. На мой взгляд, этот вариант схемы оптимален и дальнейшее ее усложнение не имеет особого смысла.

Уровень Фона в усилителях Zen и Звуковоспроизведение.

Однотактные полупроводниковые усилители Zen, как и их ламповые «братья» в силу особенностей схемотехники обладают уровнем фона, нехарактерным для современных транзисторных конструкций. Если в ламповом усилителе небольшой фон воспринимается “естественно“, то в транзисторном усилителе это вызывает повышенный интерес и внимание. Причина в том, что для ощущения «абсолютной тишины» в высокочувствительных наушниках закрытого типа уровень фона усилителя должен быть ниже -70…76 dB, что достижимо только при применении специализированных стабилизаторов напряжения питания. С одной стороны, стабилизаторы уменьшают уровень фона и помех, а с другой – по моему мнению – существенно ухудшают звучание, делая его «стерильным» и лишенным живой естественности и динамики. Поэтому напряжение источника питания моих усилителей – не стабилизированное, а снижение уровня пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется с помощью многозвенного CRC фильтра и дополнительного активного электронного фильтра на полевом транзисторе. Это решение позволяет получить уровень фона пульсаций примерно – 63…-70dB с сохранением естественного, живого и динамичного звучания усилителя. Такое значение уровня фона ниже, чем в аналогичных ламповых конструкциях, малозаметно на слух и, на мой взгляд, совершенно не мешает и не отвлекает от прослушивания музыки. Более того, уровень шума мастер-лент многих фонограмм выше этого значения.

Тем не менее, при ночном прослушивании музыки в высокочувствительных низкоомных наушниках закрытого типа фон может быть заметен. Если вы приверженец современной «цифровой тишины» в паузах между треками, то установка обычного линейного стабилизатора питания на интегральной микросхеме LT1084 позволяет получить желаемое. Но, на мой взгляд – за счет некоторого ухудшения звука.

Замечания по конструкции источника питания для усилителя Zen.

Для минимизации коммутационных помех, наводок и пульсаций в случае применения тороидальных трансформаторов в блоке питания усилителя Zen необходимо соблюдать следующее.

1. Более внимательно отнестись к расположению трансформатора в корпусе усилителя. Наводки на сигнальные цепи будут минимальны, если трансформатор расположен  перпендикулярно плоскости плат усилителя (например, закреплен на задней или боковой стенке корпуса) и (или) установлен в металлический экран. Желательно, чтобы трансформатор конструктивно был выполнен  с межобмоточным экраном.

2. Выпрямитель должен быть выполнен на диодах Шоттки (в случае применения обычных диодов желательно использовать “снабберы” (гасящие помехи RC цепи параллельно диодам). Снабберы действительно гасят помехи. Первый конденсатор фильтра блока питания должен быть небольшим. Его можно выбрать исходя из известного инженерного постулата – 1000 мкФ на 1A потребляемого тока. Далее следует установить RCRC фильтр, например такой -1.5 Ом 6800 мкФ 1 Ом 6800 мкФ  После RCRC фильтра – фильтр на полевом или биполярном транзисторе или стабилизатор напряжения. При соблюдении этих условий уровень пульсаций, наводок и помех на выходе усилителя составит ниже -65 dB.

3. Тороидальный или “обычный”, Ш-образный трансформатор питания. Тороидальные трансформаторы необходимой мощности в настоящее время более распространены. К сожалению, ввиду особенностей нашей питающей сети, без применения особых мер многие достоинства тороидальных трансформаторов оборачиваются их недостатками. В частности, более плотная, по сравнению с Ш-образным, “упаковка” материала сердечника приводит и к более “легкому” возникновению искажений формы тока при кратковременном насыщении материала сердечника. Это возможно при высоком уровне гармоник в питающей сети (“типовое” значение коэффициента гармоник “домашней” сети 220 Вольт – около 10%) или при неверно (точнее-  “оптимистично” :)) спроектированном выпрямителе и фильтре блока питания. Поэтому хорошее правило при выборе тороидального трансформатора для питания усилителя  – обеспечьте как минимум трехкратный запас по мощности. Применение для питания домашней музыкальной системы как минимум сетевых фильтров, а лучше сетевых “кондиционеров и стабилизаторов питания” – обязательно.

Традиционный трансформатор с “Ш” образным сердечником, если его обмотки выполнены верно, во многом свободен от недостатков тороидальных собратьев – из-за наличия технологического зазора такой трансформатор в насыщение входит “труднее”, гармоники сети переносит легче, уровень паразитных помех на выходе выпрямителя с таким трансформатором получается ниже. Недостатка два – габариты и узкий ассортимент.

Трансформаторы питания с ленточными сердечниками (“подковами”) на мой взгляд, удачно сочетают в себе все недостатки тороидальных и Ш-образных собратьев. 🙂