Март 2020 г. Владивосток

Недавно один мой хороший знакомый Антон попросил собрать для него сравнительно недорогой усилитель для совместной работы с ШП акустикой на 8″ Seas FA-22RCZ. После обсуждения нескольких возможных вариантов был выбран однотакт с выходным каскадом на KT88 в триодном включении. Нужно отметить, что с этой лампой я “дружу” давно и долго и, несмотря на ее низкую эффективность в триодном включении, я нахожу ее звучание очень даже привлекательным :).

Усилитель собран по близкой к “классической” двухкаскадной схеме.

Первый каскад – SRPP на замечательном двойном триоде с октальным цоколем – 6SL7, в выходном каскаде я применил KT88-Mark II от Psvane. На мой взгляд, это одна из лучших по “звучанию” KT88, выпускаемых в настоящее время. Конечно, было бы неплохо применить парочку оригинальных G.E.C. KT88 60-х годов – но где же их сейчас найдешь за вменяемые $$$…

Для снижения вероятности саморазогрева и более стабильной работы выходного каскада я применил комбинированное смещение, “измерительный” резистор в катоде KT88 одновременно является и резистором автосмещения. На мой взгляд, ~20% автоматического смещения вполне достаточно для стабилизации установленного режима работы KT88, при этом напряжение на выходе блока питания распределяется все еще рационально.

Вероятно, многие спросят (или подумают 🙂 ) – почему же я применил в первом каскаде SRPP? Ведь есть мнение, что этот каскад “не звучит”… Я частично с этим согласен – действительно, если SRPP “недокормить” по питанию и нагрузить на сравнительно низкоомную (~ = <10*Zout) нагрузку, то спектр искажений на выходе такого каскада приобретет совсем не “музыкальный” вид, с преобладанием нечетных гармоник. Но, если все делать как полагается, то в двухкаскадном SE усилителе SRPP очень хорошо сочетается по “звуку” с косвенно-накальными тетродами / пентодами в триодном или UL включении. Я так думаю. (с) к.ф. “Мимино”

Схемы как усилителя, так и блока питания – вполне традиционны. Неглубокая (~6db) ООС стабилизирует усиление в каналах, немного уменьшает выходное сопротивление и в нужной степени “причесывает” спектр гармоник.  Схемотехническая особенность усилителя такова, что в выходном каскаде могут быть установлены лампы 6L6 (“большая” колба), EL34, 5881, KT66, 6CA7, 6550, KT88, 807 (на переходной панельке). Естественно, для каждого из типов ламп потребуется настройка подходящего тока покоя.

Комплектующие – я применил резисторы Vishay-Dale (1W) и Panasonic (3W), подстроечные резисторы “наши” СП5 военной приемки, электролитические конденсаторы CDE и Panasonic, межкаскадные конденсаторы Jensen Copper Foil Paper In Oil, диоды Vishay BYV26E, Стабилитрон ON Semiconductor 1N4746, регулирующий транзистор фильтра питания Vishay IRFP460, выходные трансформаторы One Electron UBT-2, силовой трансформатор Antek AS-3T325.

Технические Характеристики Усилителя.

• Входное сопротивление >= 50 кОм
• Выходное сопротивление =< 1.8 Ом
• Номинальное входное напряжение = 0.7V RMS
• Минимально допустимое сопротивление нагрузки – 4 Ом
• Номинальный диапазон подключаемых нагрузок – 4 Ом, 8Ом
• Максимальное выходная мощность >= 2*5W (RMS)
• Полоса пропускания в режиме “большого” сигнала (Сопротивление нагрузки
  = 8 Ом, уровень выходного напряжения = 0.707 от максимального @1000Hz) не уже – 30 Гц…..20 кГц при неравномерности не более 1 dB
• Коэффициент гармоник на частоте @1000Hz, измеренный в режиме “большого” сигнала (см выше) =<3%
• Потребляемая мощность, Вт ~ =< 220  

Неcколько фото: 

PS Как-то меня спросили – “А зачем я выкладываю фото “внутренностей” (так называемую “радиомонтажную порнуху”) ? Так вот фото реального монтажа я выкладываю для тех, кто решит повторить конструкцию, чтобы они не смущались, что в их конструкциях провода проложены не по “линеечке”, в плетенках и под прямыми углами. 🙂  Соблюдение основополагающих принципов монтажа (трассировка “общего”, расположение и крепление элементов, выбор типов монтажного провода, надежная пайка) для работоспособности конструкции гораздо важнее. И таки да – по завершению отладки монтаж я все-таки немного “причесываю” – из эстетических соображений.

Октябрь 2018                                                                                 г. Владивосток

После Корректора ко мне на осмотр (просто на “всякий случай”) попал и усилитель от того же мастера.

С первого же прослушивания усилитель мне очень понравился –  пластичный, “льющийся” звук с прекрасными тембральными оттенками, четкой сценой, в которой удивительным образом текучесть музыкальных образов сочетается с объемностью их расположения в пространстве. Сцена, формируемая усилителем – именно такая, как мне нравится – кажущийся источник звука располагается между АС, сцена немного выходит вперед за плоскость расположения акустики и на заднем плеане – уходит в глубину. Если бы в комнате было несколько пар АС, то было бы трудно определить, какая пара подключена к усилителю в настоящий момент. В общем – отличная конструкция.

Усилитель разработан так, что в качестве выходных можно установить лампы как 45, так и 2A3. При этом при установке 2А3 необходимо переключить тумблер “45/2A3”, который, по всей видимости коммутирует элементы схемы, корректирующие режимы работы выходного каскада.  Как я упоминал ранее, акустика, в комплекте с которой работает этот усилитель – Audio Note, с чуствительностью около 89 dB.  Для такой акустики мощности усилителя на классических 45-х лампах – маловато, более мощная 2A3 или современная мощная версия 45-ки подошли бы лучше. Поэтому было принято решение “для “профилактики” посмотреть что и как, проверить комплектацию, уточнить режимы работы выходного каскада и возможность их подстройки в нужном направлении.

Несколько фото —

Схема конструкции —

Усилитель построен по классической двухкаскадной схеме на триодах. Первый каскад выполнен на интересном “право-левом” триоде 6AC5GT, в усилителе эта лампа работает без сеточных токов и с отрицательным напряжением смещения. В таком режиме 6AC5GT аналогична многим другим триодам малой мощности с высоким коэффициентом усиления и высоким внутренним сопротивлением.

Связь между каскадами – емкостная, в качестве межкаскадного конденсатора применен отличный пленочный конденсатор Mundorf MCap Supreme Silver/Oil.

Выходной каскад выполнен по схеме с фиксированным регулируемым смещением, в качестве выходного трансформатора применен высокачественный трансформатор Hashimoto H-203S в варианте коммутации первичной обмотки 2.5K. “Нижний” вывод вторичной обмотки не соединен с общим.

Выпрямитель анодного напряжения выполнен на кенотроне, по схеме RCLC, напряжение на выходе фильтра регулируется выбором номинала составного балластного резистора Rба1Rба2, номинал которого выбирается переключением тумблера. Выпрямитель напряжения смещения выполнен на полупроводниковом диоде, напряжение на выходе выпрямителя подстраивается выбором номинала балластного резистора Rбс и сглаживается-фильтруется конденсатором емкостью 220uF, для каждого из каналов на выходе фильтра установлен свой переменный резистор, движок которого зашунтирован кондесатором емкостью 220uF. Таким образом “верхняя” часть переменного резистора и конденсатор образуют дополнительный фильтр напряжения смещения. На первый каскад напряжение питания подается через дополнительный RC фильтр, при этом по какой-то причине RC фильтры правого и левого каналов оказались конструктивно перепутаны между собой.

Схемотехническое решение блока питания вызвало у меня ряд вопросов. Во-первых, если уж применять балластный резистор, то лучше включить его между средним выводом вторичной обмотки и общим, кстати в этом случае как вариант – при необходимости с него можно “снять” напряжение смещения. Во-вторых, если построить выходной каскад немного иначе, то можно более рационально распределить напряжение источника питания и обойтись без переключателя номинала балластного резистора.  При этом входной каскад получит большее напряжение питания, что в случае с лампой 6АС5GT только улучшит его линейность и повысит максимальный размах напряжения на его выходе. В-третьих – не стоит применять конденсаторы большой емкости в фильрах напряжения смещения, так как в этом нет никакого практического смысла. Сетка выходного триода не потребляет ток, поэтому при больших емкостях конденсаторов фильтра установление выбранного регулятором уровня напряжения смещения происходит с некоторой “задержкой” (иногда до нескольких секунд), что очень неудобно. В-четвертых – регуляторы напряжения смещения интуитивно – логично присоединять в схему таким образом, чтобы при вращении ручки регулятора по часовой стрелке ток покоя каскада увеличивался и конечно, требуется некоторое минимально – защитное ограничение, чтобы при слишком быстрой регулировке напряжение смещения невозможно было бы установить равным нулю.

Относительно присоединения нижнего вывода вторичной обмотки к “общему”. Как известно, выходной трансформатор обладает таким паразитным свойством, как межобмоточная емкость. Первичная и вторичная обмотки образуют обкладки конденсатора.  При подключении первичной обмотки (первой обкладки конденсатора) к источнику анодного напряжения, на вторичной обмотке (второй обкладке конденсатора) наводится потенциал высокого напряжения. Емкость этого паразитного конденсатора сравнительно небольшая, но если коснуться рукой неизолированной клеммы акустики и корпуса усилителя – то легкий удар током будет вполне ощутим. Мне кажется, что это хоть и способствует обретению некоторой внимательности и “бодрости духа” , но как-то не очень правильно 🙂  Звуковые проявления, возникающие при отсоединенной от “общего” нагрузки вторичной обмотки выходного трансформатора обсуждались на Аудиопортале и форуме А.М. Лихницкого лет 8…10 назад. В самом общем случае – не все так однозначно и, выражаясь в терминах Анатолия Марковича – “…Определенно, есть некая ЭЗОТЕРИЧЕСКАЯ взаимосвязь между номиналом резистора утечки сетки, приведенным сопротивлением анодной нагрузки, организацией смещения лампы выходного каскада, необходимостью шунтирования конденсаторов фильтра питания и присоединением вторичной обмотки выходного трансформатора на общий…” 🙂

В итоге – несколько фото – 

А вот схема с внесенными мной изменениями – 

Первый каскад остался без изменений. В выходном каскаде я применил кобинированное смещение. Это позволило отказаться от тумблера -переключателя “45/2A3”, сделало режим выходного каскада более стабильным, а регулировку тока покоя – более быстрой и логично-простой. Точку соединения “общего” питания и корпуса шасси, а так же способ соединения плюса конденсатора выпрямителя напряжения смещения с общим я оставил без изменений. С учетом “Эзотерической Взаимосвязи” я увеличил номинал резистора утечки сетки лампы выходного каскада, скоммутировал выходной трансформатор на анодную нагрузку 3.5К, присоединил “нижний” вывод вторички на общий  и убрал шунтирующие конденсаторы 🙂  В блоке питания – необходимый номинал балластного резистора стал значительно меньше, что в лучшую сторону повлияло на “динамические” характеристики звучания усилителя, а при комбинированном смещении необходимости в переключении номинала балластного резистора при замене ламп выходного каскада – нет. Так же я немного доработал схему выпрямителя и фильтра напряжения смещения, что улучшило плавность и логику регулировки. И таки да – я установил дополнительную клемму для подключения второго щупа мультиметра при измерении тока покоя. 🙂  Для 45 лампы ток покоя выходного каскада остался прежним ~ 30…33mA. При установке лампы 2A3 ток покоя нужно увеличить до 50…55mA. Все основные характеристики усилителя изменились незначительно, звучание сохранило все прежние особенности, но с некоторым улучшением “динамики”. Скажу так – помимо высокодуховных и высокоинтеллектуальных произведений Рихарда Вагнера, Софии Губайдулиной, Альфреда Шнитке и Арво Пярта этот усилитель вполне уверенно и весело отигрывает и ZZTop 🙂

Февраль 2018 г.                                                                  г.Владивосток

Примерно с неделю назад мне на ремот принесли весьма забавную конструкцию. Симптомы были такие – при включении из усилителя пошел легкий дымок, но потом все заработало. Меня попросили разобраться – что же это могло быть? Пыль, случайно пробежавшее насекомое или…-?  Открываю и, скажем так – в общем, сильно-сильно удивляюсь. Меня всегда поражают люди, которые не имея никакой склонности и (или) понимания даже основ электроники, смело, так сказать – “берутся за паяльник”. Причем паяльник они почему-то выбирают помощнее, а припой – самый неподходящий, тугоплавкий.

Помимо очевидного – то есть того, что видно на фото – чувство диссонанса и тщетности результата от объема приложенных усилий вызывает конструкция корпуса. Делать корпус из двух “П”- образных частей и затем скреплять их саморезами через центральную дюралевую планку – довольно смелое и “оригинальное” решение, если не сказать больше. При этом все трансформаторы размещены на одной половине нижней “П”.  Естественно и логично (во всяком случе – для меня), что в этом случае в корпусе, во-первых – не хватит места для остальных деталей усилителя (помимо трансформаторов), во-вторых – из-за распределения веса конструкции исключительно на половину нижней половины шасси – эта часть шасси будет провисать и прогнется, то есть такой корпус будет невозможно собрать прочно.  Из-за этого – верхняя половина, в которой сделаны отверстия для доступа к ламповым панелькам – не может быть установлена плотно и точно. Поэтому, хоть и корпус и отделан “древесиной ценных пород”  и покрашен “декоративной эмалью” – считать его готовым изделием никак нельзя, в лучшем случае – это макет и руководство о том, как  ни в коем случае не нужно делать.

Теперь Мартовские Лозунги –

1.Товарищи самодельщики !!! Если у вас есть доступ к металлообработке – не выдумывайте оригинальных конструктивов, делайте стандартное шасси – типа “коробка с крышкой” – и если это действительно вам необходимо – отделывайте его древесиной ценных пород!!! 

2. Размещайте трансформаторы и лампы сверху шасси – экономьте место внутри и облегчайте себе сборку и наладку!!!

3. Не тратьте свои нервы и время на неудобную плотную сборку и поберегите нервы тем, кто будет ремонтировать вашу конструкцию позже!!!   Ура 🙂

В итоге – схему и компоновку пришлось переделать полностью (насколько это было возможно в рамках имевшегося конструктива). Усилитель благополучно “запел” и теперь работает надежно.

Март 2017г.                                                            г.Владивосток

Блок Питания:

Схема – предельно проста, основная сложность, возникающая при ее повторении – это грамотный монтаж и качественные комплектующие. По комплектующим – я рекомендую резисторы Kiwame или Panasonic, электролитические конденсаторы CDE и Panasonic.  Многооборотный подстроечный резистор – Bourns 3540S. Для получения желаемого чистого, ровного и нейтрального звучания противопоказано применение электролитических конденсаторов Mundorf, Black Gate, резисторов AudioNote и не имеет никакого особого смысла применение конденсаторов Jensen. Сокеты ламп – только тефлоновые  или, в крайнем случае – черные карболитовые с цанговыми позолоченными контактами. В качестве монтажного провода необходимо применять серебряную и (или) медную моножилу в тефлоновой изоляции (сигнальные и вспомогательные цепи) и качественный посеребренный провод в тефлоновой изоляции (например Belden серии 83) – в цепях накала и питания. По трансформаторам – очень желательно применение трансформаторов, указанных на схеме. При крайней необходимости и ограниченном бюджете возможно применение трансформаторов Hammond (126B(C) – межкаскадный, 1630SEA – выходной, 373EX + 266L(M)16 анодный и накальный).  Конструктивно усилитель необходимо оформить на стальном, алюминиевом или медном шасси.

Это одна из тех конструкций, которая способна изменить вашу ориентацию. 🙂 Как-то я уже упоминал об этом усилителе, о том что он навсегда изменил мое понимание музыки.

Но, поскольку время не стоит на месте, я предлагаю два варианта схемы – “классический” и современный.  Звучание обоих вариантов имеет много общих черт, отличия в основном заключаются в представлении НЧ диапазона и в стабильности, отчетливости представляемых звуковых образов. Сразу хотел бы предупредить тех, кто решит повторить эти схемы – без генератора и осциллографа грамотно настроить эти вроде бы несложные конструкции на самом деле очень непросто. То есть “хорошо звучать” они будут, но вот добиться максимума можно только с подходящим измерительным оборудованием.

1. “Классический” вариант

Эту старинную схему (с теми или иными ошибками) легко можно найти на просторах интернета. Два каскада усиления – на триоде и звуковом лучевом тетроде, охвачены петлей общей ООС. “Фишка” схемы – в правильном выборе напряжения на второй сетке выходной лампы, в этом так же заключается и основная трудность ее настройки. При отключенной ООС и заданном токе анода нужно корректировать напряжение на второй сетке таким образом, чтобы выходной каскад был наиболее линеен при выходной мощности, близкой к максимальной. Затем, регулируя глубину ООС нужно, во первых добиться желаемого выходного сопротивления и, во вторых – одинакового усиления левого и правого каналов. Усилитель довольно широкополосен в области ВЧ, поэтому в схему введены дополнительные элементы C5  и R11C6, которые, в зависимости от качества выходного трансформатора – убирают “дребезг” на ВЧ при тестировании схемы меандром и демпфируют вероятный паразитный резонанс выходного трансформатора в области 30…100 кГц. По этой же причине от правильного монтажа зависит не только звучание, но  и принципиальная работоспособность  конструкции.

  2. “Современный” вариант

Этот вариант отличается отсутствием элементов R7C3 и схемой блока питания, поэтому я и приведу только схему блока питания.

Основная “идея” – это стабилизация анодного напряжения и напряжения второй сетки, что весьма существенным образом “проясняет” звучание усилителя в области НЧ, придавая НЧ пассажам – законченность, четкость и структурность. Подстройка режима выходного каскада осуществляется подбором R10, очень желательно для этого варианта подобрать пару выходных ламп с максимально близкими характеристиками. Субъективно может показаться, что усилитель, по сравнению с вариантом 1 – стал “как бы менее красиво- певуч”, но на мой взгляд у поющего “Bel Canto” явно улучшается дикция и добавляется драматической выразительности  🙂

При правильной настройке оба варианта усилителя в полной мере позволяют оценить так называемый “пентодный” (в данном случае – “тетродный”) звук. Для работы с акустикой открытого типа уровень ООС полезно уменьшить в 2…4 раза. Конструкция легко “масштабируется” для более мощных выходных ламп и трансформаторов, очень интересен  вариант схемы с 6SF5 в качестве драйверной лампы и 807 – в качестве выходной.

2005….2016г.                                                                  г.Владивосток

В январе прошлого года ко мне обратился один известный форумчанин с просьбой посмотреть и, может быть что-нибудь сделать с усилителем Woo Audio WA-22. Удивительно, но точно так же, как это уже было с усилителем WA-5 – звук этого “изделия” меня очень неприятно поразил – плоский, невыразительный, вялый и вообще – какой то серый…  Kак же это, что же нужно было сделать, что бы усилитель на лампах звучал ТАК ? Открываю корпус, внимательно смотрю —

На первый взгляд – выглядит все вполне прилично, конденсаторы конечно – самые простые но вполне в пределах допустимого. Некоторую озабоченность вызвали выходные трансформаторы – на мой взгляд, в наборе применено слишком уж толстое железо. В общем, нужно разбираться в схемотехнике. Срисовываю приблизительную схему —

И вот тут-то у меня и возникли вопросы. Во-первых, получается, что при подключении небалансного источника сигнала половина выходного каскада “отдыхает”, то есть фактически каскад работает в однотактном режиме, “нижняя” по схеме лампа выходного каскада выполняет роль управляемого источника тока, компенсирующего намагничивание выходного трансформатора. Во- вторых, нагрузка усилителя подключена по небалансной схеме.

Итак, WA-22 – помимо того, что не является балансным усилителем, в случае подключения небалансного источника сигнала – строго говоря, не является и двухтактным усилителем. При этом  известная дилемма между выбором оптимального режима лампы выходного каскада для однотактного и (или) двухтактного включения никак не решена, то есть просто проигнорирована.

Таким образом, в случае работы усилителя от небалансого источника выходной каскад работает в совершенно не оптимальном режиме, примерно с 6% гармоник на выходе при максимальном сигнале. Более того, режим работы входного каскада – так же как и в усилителе WA-05 – выбран не оптимально -анодная нагрузка слишком велика, а ток покоя слишком мал. Помимо этого, усиления первого каскада совершенно недостаточно для полной раскачки выходного каскада. Измерение характеристик выходных трансформаторов показало, что при более-менее приличной индуктивности первичной обмотки (~ 20H @ 50Hz) КПД ( по всей видимости, из-за черезмерно толстых пластин набора сердечника) на частоте 500 Гц не превышает 80%.

Вывод – даже при самых прекрасных комплектующих и лампах звучать “так, как можно было бы от него ожидать”  этот усилитель не будет никогда. В общем –  очередной красивый корпус и набор комплектующих от Woo.

Было принято кардинальное решение – полная переделка, с оптимизацией конструкции под высокоомные наушники. Конфигурация схемы такая – двухкаскадный усилитель с входным каскадом на высоколинейном триоде 6J5 и с выходным каскадом на высоколинейном прямонакальном триоде #45, в качестве выходных трансформаторов применить Hashimoto HL-10K-6, вторичные обмотки которых позволяют подключить нагрузку по балансной схеме.

Разбираю, рассверливаю, собираю, прослушиваю –

Схема нового варианта усилителя –

Первый каскад – традиционный каскад с резистивной нагрузкой, рабочая точка выбрана в линейной области – напряжение на аноде = 100…110V, ток покоя 4.5…5mA. Поскольку запаса усиления для “раскачки” выходной лампы – более, чем достаточно, то я принял решение не шунтировать резистор смещения в катоде лампы первого каскада.Второй каскад каких либо особенностей не имеет, режим так же выбран в линейной области – напряжение анод-катод = 200V, ток покоя = 30mA.  Накал ламп выходного каскада питается выпрямленным  и стабилизированным напряжением постоянного тока. Стабилизатор собран на интегральной микросхеме LT(LM) 1084. Нити накалов ламп первого каскада включены последовательно и питаются от обмотки силового трансформатора напряжением переменного тока 12.6V.

Схема блока питания –

Блок питания  собран по типовой для моих конструкций схеме и особенностей не имеет. Напряжение источника питания, номиналы некоторых резисторов, марки некоторых элементов, особенности коммутации входных и выходных трансформаторов на схеме не показаны или указаны не точно – во многом  специально. Маленький прямонакальный триод # 45 – лампа, имеющая множество неожиданных тонкостей в “аудиофильски – правильной” реализации и поэтому адекватное повторение этой схемы возможно только серьезно подготовленными DIYer’ами.

г. Владивосток                                                               январь – сентябрь 2015г.

P.S. К сожалению, судьба этого усилителя сложилась не очень удачно. Он радовал счастиливого владельца своим замечательным звуком несколько месяцев, пока не проявился последний “сюрприз производителя” – в первичной обмотке силового трансформатора произошло межвитковое замыкание. Еще один повод задуматься о качестве изделий Woo Audio.

P.S.S.В ходе реализации этой конструкции по ходу дела я отмакетировал – на мой взгляд – ультимативный усилитель “предельного уровня качества” для высокоомных (от 150 Ом) наушников. Это однокаскадный трансформаторный усилитель, балансный вход, балансный выход. Назвал его – Zen Guru.  Схему опубликую чуть позже.

Пару лет назад ко мне совершенно случайно 🙂 попала парочка однотактных трансформаторов Lundahl LL1623/90mA Amorphous Core (AM). Справочные данные можно посмотреть здесь: 1620_3_7_9202  1620_3_7_9202_AM  Трансформаторы были положены в “закрома” и недавно были найдены при ежегодной инвентаризации. Эти изделия явно заслуживали того, чтобы собрать на них достойную конструкцию или, как минимум – испытать их и послушать. Меня заинтересовало то, что выводы секций обмоток не “спрятаны”, как обычно, а расположены в свободном доступе. Эта технологическая особенность Lundahl дает возможность провести некоторые исследования так называемого “ультралинейного” трансформаторного выходного каскада.

Немного об истории вопроса.

В июне 1937 года, талантливый Британский инженер- электронщик Alan Dower Blumlein получил патент на так называемый “Ультра-Линейный” усилитель (Ultra-Linear amplifier. US Patent 2,218,902, dated 5 June 1937). Суть патентной заявки была в том, что если снабдить выходной трансформатор усилителя на лампе с экранирующей сеткой (тетроде или пентоде) несколькими отводами от первичной обмотки, то при подключении этих отводов на вторую сетку лампы образующаяся обратная связь существенно улучшает линейность усилительного каскада. Если вторая сетка подключена непосредственно на анод, то лампа с экранирующей сеткой работает подобно триоду, и чем “ближе” находится отвод, к которому подключается вторая сетка к источнику питания, тем больше характеристики выходного каскада становятся похожими на тетродные или пентодные. Blumlein утверждал, что при подключении второй стеки на отвод, сделанный примерно на 15..25% от первичной обмотки (со стороны питания) усилительный каскад сочетает в себе положительные свойства как пентодного, так и триодного каскадов – большую выходную мощность при малых искажениях сигнала.

(Иллюстрации из журнала “Радио” №11/1958г – через 21 год после изобретения) – “…Прошло 20 лет…” (с) “Месть и Закон”- старый индийский кинофильм)

Подробнее об ультралинейном включении можно почитать в этой статье – Amplifiers-and-Superlatives

Переходим к практике.

Конструктив с испытательным блоком питания (схема – 807_Tube_Amp_PS_001) у меня всегда наготове, я установил на шасси выходные трансформаторы и на дополнительной плате (“суб-шасси”) за несколько дней собрал эту весьма несложную конструкцию. 807_Tube_Amp_001

Первый каскад – классический усилитель напряжения по схеме с общим катодом. На схеме приведены два варианта драйвера. Первоначальный вариант схемы был с источником тока в анодной цепи, что позволило получить как отличную линейность, так и максимально-возможный размах выходного напряжения. Если бы выходная лампа была триодом – я бы оставил именно этот вариант.

Но, в моем случае – выходная лампа была лучевой тетрод и большого размаха выходного напряжения не требовалось. Поэтому – применил классику. На всякий случай уточняю, что для нормальной “раскачки” выходной лампы сигнал на входе первого каскада должен быть не менее ~2V RMS.

Выходной каскад – на замечательном лучевом тетроде 807 – STC807. У меня есть несколько вариантов этой лампы, в том числе и VT-100A, выпускавшейся исключительно для нужд Армии и Флота США. При проверке и снятии основных характеристик VT-100A показали себя с самой лучшей стороны –  помимо отличной термостабильности, вся дюжина (whole lot a dozen :)) имела абсолютно идентичные характеристики при существенно лучшей,  по сравнению со справочными данными, линейности ВАХ в области малых токов . Я применил фиксированное регулируемое смещение, это оказалось совершенно необходимо для точной подстройки режимов каскада в ультралинейном включении.

Итак, выходной трансформатор LL1623AM/90mA SE: Индуктивность первичной обмотки трансформатора =~ 30H, при 8 Ом на вторичной обмотке – приведенное сопротивление первичной обмотки = ~ 5.6 кОм, четыре секции позволяют организовать отвод для подключения второй сетки выходной лампы от 25, 50 и 75% обмотки. Что  же при этом в реальности происходит с характеристиками каскада ? (“Поймайте ее! И надругайтесь над ней – по очереди! (с) – “Месть и Закон” – старый индийский кинофильм)

1. Ультралинейное включение (25%).  

• Максимальная выходная мощность = 12 Вт
• Коэффициент гармоник на максимальной выходной мощности Kг(2) = 6%, Кг (3,5) = 0.5%
• Выходное сопротивление Zo = 6.5 Ом
• Полоса пропускания на 0.9 от максимальной выходной мощности = 100 Гц…12 кГц (по уровню -1dB, неравномерность +- 1dB)
• Субъективно звучание – резковатое в области СЧ, черезмерно и нестабильно объемное, тонально неровное, несколько “нервное” и эмоциональное, с явным акцентом в области “женского вокала”, в НЧ области – воздушно неплотное, очень хорошо прорисовывается атака НЧ инструментов, сцена практически распространяется на всю комнату, глубока, нестабильна, наблюдаются звуковые артефакты в виде инструментов -“фантомов”  появляющихся перед и за слушателем. Сцена сужается и сжимается при уменьшении громкости.

2. Ультралинейное включение (50%).  

• Максимальная выходная мощность = 7.2 Вт
• Коэффициент гармоник на максимальной выходной мощности Kг(2) = 5%, Кг (3,5) = 0.3%
• Выходное сопротивление Zo = 4.5 Ом
• Полоса пропускания на 0.9 от максимальной выходной мощности = 60 Гц…15 кГц (по уровню -1dB, неравномерность +- 1dB)
• Субъективно звучание – выразительное в области СЧ, нестабильно объемное, тонально неровное и эмоциональное, с явным акцентом в области вокала, в НЧ области –  неплотное, хорошо прорисовывается атака НЧ инструментов, верхняя струна пятиструнного баса “теряется”, сцена практически распространяется на всю ширину комнаты, глубока, нестабильна, наблюдаются звуковые артефакты в виде инструментов -“фантомов”  появляющихся перед слушателем. Сцена сужается при уменьшении громкости.

3. Ультралинейное включение (75%).  

• Максимальная выходная мощность = 5.8 Вт
• Коэффициент гармоник на максимальной выходной мощности Kг(2) = 5%, Кг (3,5) = 0.2%
• Выходное сопротивление Zo = 3.4 Ом
• Полоса пропускания на 0.9 от максимальной выходной мощности = 40 Гц…18 кГц (по уровню -1dB, неравномерность +- 1dB)
• Субъективно звучание – выразительное в области СЧ, объемное, тонально- с некоторым акцентом в области вокала, в НЧ области –  умеренно плотное, хорошо прорисовывается атака и послезвучия струнных НЧ инструментов, нижняя струна пятиструнного баса слышна отчетливо, сцена распространяется в виде полукруга от краев комнаты, глубока, стабильна, изредка наблюдаются звуковые артефакты в виде инструментов -“фантомов”  появляющихся перед слушателем. Сцена умеренно- стабильна при уменьшении громкости.

4. Триодное включение.  

• Максимальная выходная мощность = 4.2 Вт
• Коэффициент гармоник на максимальной выходной мощности Kг(2) = 5%, Кг (3,5) = 0.15%
• Выходное сопротивление Zo = 1.9 Ом
• Полоса пропускания на 0.9 от максимальной выходной мощности = 30 Гц…22 кГц (по уровню -1dB,неравномерность не более 0.5dB).
• Субъективно звучание – умеренно-выразительное в области СЧ, объемное, тонально- с некоторым акцентом в СЧ области, в НЧ области –  плотное, хорошо прорисовывается атака и струнных НЧ инструментов, верхняя струна пятиструнного баса слышна отчетливо, сцена глубока, распространяется в виде полукруга от краев комнаты, стабильна при уменьшении громкости.

В мою бытность студентом на практических занятиях в лаборатории Радиотехники ДВГУ мне попадались на глаза  “…Методические указания к лабораторной работе – Измерения параметров выходного каскада на лампах 6П3С, 6П6С, 6Ф6С, 6П1П, 6П14П в ультралинейном включении при разных коэффициентах передачи индуктивной обратной связи”. Жаль, что у меня не осталось копии этой методички. 🙂

Тем не менее, исходя из проведенных измерений, можно сделать следующие выводы:

• До 50% коэффициент гармоник уменьшается быстрее, чем выходная мощность,
• После 50%, уменьшение выходной мощности происходит быстрее, чем уменьшается коэффициент гармоник.
• То есть, в самом общем случае, рационально применение ультралинейного включения с коэффициентом от 40 до 50% (что, собственно и следовало ожидать ).
• Но – для более линейных ламп (например – 6V6G)  вполне реально применить трансформатор с отводом от 25% первичной обмотки.
• Для получения хорошей полосы в области ВЧ –  необходим качественный, широкополосный выходной трансформатор с особо низкими индуктивностями рассеяния между всеми обмотками. Подробнее можно почитать в этой статье –  UL Output Transformers
• Для получения хорошей полосы пропускания  в области НЧ первичная обмотка выходного трансформатора должна иметь большую индуктивность (30H – явно недостаточно, нужно как минимум 48Н и больше) – или – как возможный альтернативный вариант-  нужно найти мощный лучевой тетрод с низким внутренним сопротивлением.

Но об этом – в следующий раз.

Февраль 2015 год                                                                              г.Владивосток

PS Выражаю мою глубочайшую признательность и безусловное уважение  талантливому Британскому инженеру  Alan Dower Blumlein (29.06.1903 – 07.06.1942),  который известен своими работами в области измерения частотной характеристики органа слуха человека (1924), усовершенствования конструкции катушки индуктивности как нагрузки усилительного каскада (1926), усовершенствования метода нарезки матриц грампластинок (1929), изобретением стереофонического звука (1931), изобретением ультралинейного включения выходного трансформатора (1937), изобретением дифференциального усилительного каскада с “длинным хвостом” (Long Tailed Pair Amplifier – 1936),  и выдающимися разработками в области техники и технологии радиолокации (радар H2S) и телевидения.

После изготовления Предусилителя “С3g+Hashimoto” у его счастливого владельца появилась идея, что стоит, пожалуй несколько “продолжить” усилительный тракт – то есть изготовить к предусилителю комплект оконечных усилителей мощности. Но – какие же оконечники предпочесть  – ламповые или транзисторные ? После некоторого обсуждения было принято решение – сделать два комплекта – один на лампах, а второй – гибридный, с выходным каскадом на транзисторах.  Для удобства в практической эксплуатации габариты каждого из моноблоков должны были быть не более 450x450x300 мм, внешне моноблоки должны выглядеть идентично. Такой подход к решению поставленной задачи мне наиболее симпатичен, и я взялся за работу с большим энтузиазмом. В итоге появилось две очень интересные конструкции.

1. Оконечные усилители – моноблоки. Гибридное Решение.

За основу была взята схема моего усилителя для наушников – Zen Hybrid. Усилитель двухкаскадный, однотактный, входной каскад – усилитель напряжения – на лампе, выходной каскад – усилитель тока – собран на мощных полевых транзисторах IRFP240. Поскольку предполагаемое минимальное сопротивление нагрузки составляет около 3.5 Ом, ток покоя выбран ~ 4A. При таком токе покоя ограничение максимальной выходной мощности в основном определяется габаритными характеристиками примененных радиаторов. Исходя из заданных (см выше) геометрических размеров, при размещении радиаторов на боковых сторонах корпуса и исходя из того, что при размещении усилителя в стойке с аппаратурой максимальная температура радиаторов не должна превышать 60 градусов (Цельсия :))  – расчетная выходная мощность получилась примерно  30W на канал. Для того, чтобы на выходной мощности 30W обеспечить полосу пропускания хотя бы 100 kHz, входной каскад усилителя напряжения должен обеспечивать на задающем напряжение смещения выходного каскада делителе напряжения и затворе транзистора IRFP240 сигнал с амплитудой напряжения не менее 15V и тока не менее 7 mA. Этим требованиям вполне удовлетворяет каскад  по схеме SRPP на лампе 6Н6П.

Принципиальная схема усилителя – 2x2_Hybrid_Amp

Схема блока питания – 2x2_Hybrid_Amp_PS

Основные технические характеристики:

• Входное сопротивление, кОм = 10
• Выходное сопротивление, Ом <= 0.3
• Номинальное входное напряжение = 1V RMS
• Коэффициент усиления = 10
• Максимальное выходное напряжение на нагрузке 3.5 Ом >= 10V RMS
• Максимальная выходная мощность на нагрузке 3.5 Ом >= 25W RMS
• Полоса воспроизводимых частот на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной = 10Гц….100кГц
• Коэффициент гармоник, измеренный на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной (эталонная частота = 1 кГц) <= 1%, при этом уровень третьей гармоники меньше уровня второй более чем на 20 dB, уровень более старших гармоник достоверно измерить не удалось.
• “Взвешенный” уровень шумов и помех на выходе усилителя при закороченном входе <= 0.1 mV RMS

2. Оконечные усилители – моноблоки. Вариант на лампах. KT88 + Hashimoto.

Поскольку у Предусилителя C3g + Hashimoto организован балансный выход, обеспечивающий достсточное усиление и выходное напряжение сигнала не менее 15V я решил построить ламповый вариант моноблоков  по двухтактной двухкаскадной схеме с балансным входом.

Принципиальная схема усилителя – 2x2_Tube_Amp

Входной каскад собран на NOS двойном триоде 6SN7GTB производства компании Zenith (USA) по балансной схеме с “заземленными” катодами. Коэффициент усиления каждого плеча каскада = 15, выбранный режим обеспечивает максимальное выходное напряжение не менее 90V RMS, что c более чем достаточным запасом гарантирует полную “раскачку” выходного каскада, который собран на  подобранной по параметрам паре отличных лучевых тетродов Psvane KT-88 (Mark II), в триодном включении. В качестве выходного трансформатора я применил Hashimoto HW-60-5. На мой взгляд – на сегодняшний день это лучшие из серийно выпускаемых двухтактных трансформаторов, сочетающие отличные технические и  музыкальные характеристики с превосходным качеством производства.

Схема блока питания – 2x2_Tube_Amp_PS

Основные технические характеристики:

• Входное сопротивление, кОм = 10
• Выходное сопротивление, Ом <= 1.5
• Номинальное входное напряжение = 2.5V RMS
• Максимальное выходное напряжение на нагрузке 3.5 Ом >= 9V RMS
• Максимальная выходная мощность на нагрузке 3.5 Ом >= 22W RMS
• Полоса воспроизводимых частот на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной = 20Гц….70кГц
• Коэффициент гармоник, измеренный на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной (эталонная частота = 1 кГц) <= 1.2%, при этом уровень третьей гармоники меньше уровня второй более чем на 25 dB, уровень более старших гармоник меньше уровня третьей на 20 dB.
• “Взвешенный” уровень шумов и помех на выходе усилителя при закороченном входе <= 0.5 mV RMS

Несколько Фото –

1 2 ►

Июль…Ноябрь 2014 год                                                                     г.Владивосток

Гибридный усилитель оказался популярным. Вот вариант исполнения – от  Александра. По моему, интересное конструкторское решение корпуса и хорошая компоновка, получилось весьма неплохо.