Таинственная VT52 и усилитель на ней

Posted on February 28, 2024 by easytube

VT52 – лампа тайна, лампа легенда, лампа без точно известных технических характеристик. Согласно самой достоверной легенде, это “специальная” версия прямонакального 45-го триода, разработанная для применения в радиостанциях вертолетов BC-230/430. По сравнению с оригинальной 45-й, VT52 допускает большую мощность, рассеиваемую на аноде и широкий диапазон рабочих напряжений накала – от 5 до 7 вольт, при незначительном изменении основных характеристик. “Подлегенда” утверждает, что именно в таких пределах менялось напряжение низковольтной бортовой сети вертолета в зависимости он нагрузки на двигатель 🙂

В конце прошлого года так удачно случилось, что мне поступил заказ на сборку однотактного усилителя на этой лампе. Заказчик прислал уже готовое щасси с установленными на нем трансформаторами, дросселями, конденсаторами, ламповыми панельками и трансформаторными регуляторами громкости от мастера Воробъева, плюс некоторая часть компонентов прилагалась “россыпью”, вместе с набором проводов и припоем. Схему усилителя мы с заказчиком обсудили ранее, еще в 2021 году. Казалось бы, все просто – всего-то взять и собрать+наладить эту конструкцию.

Схема усилителя, которая обсуждалась в 2021 году

Усилитель – двухкаскадный с емкостной связью между каскадами. Первый каскад – на лампе 6П9 в триодном включении, коэффициент усиления около 15..20. Предполагается, что на входе усилителя будет повышающий (1:2) трансформаторный регулятор уровня. Режим работы первого каскада – ток покоя = 30mA, хорошая линейность и необходимый размах выходного напряжения сохраняется в диапазоне смещений от -4 до -5V, при этом наиболее оптимальный номинал резистора анодной нагрузки получается 5.1 кОм (мощностью минимум 12W). Режим работы второго каскада – напряжение анод-катод 300V при токе покоя 44mA, смещение автоматическое регулируемое на “подземном” резисторе. Напряжение смещения регулируется резистором R7. Резистор R10 служит для контроля тока покоя, после настройки конструкции его можно убрать. Резисторы R2, R6 могут понадобиться в случае возбуждения каскада на максимальных уровнях сигнала. Если возбуждения не будет, то R2 и R6 можно убрать.

Блок питания версии 2021 года

Блок питания – почти традиционный, с выпрямителем на кенотроне. Особенность в том, что напряжение смещения выделяется на “подземном” резисторе R5. Через этот резистор протекает (“возвращается”) ток, потребляемый усилителем, соответственно на “нижнем” выводе R5 выделяется отрицательное напряжение смещения. Конденсаторы С3 и RC фильтр R3 C4 сглаживают пульсации. Емкость конденсаторов С3 и С4 должна быть достаточной для уменьшения пульсаций, но сравнительно небольшой для своевременной “реакции” цепей смещения на возрастание тока потребления. Так как у кенотронного выпрямителя с емкостным фильтром выходное напряжение сильно зависит от тока потребления, то очень желательно, чтобы конденсатор С1 был на рабочее напряжение 500V.

Жизнь, как известно всегда вносит свои коррективы и этот раз не стал исключением. В силу набора ситуативных причин 🙂 итоговый вариант схемы был реализован в 2024 году и приобрел следующий вид –

Схема усилителя, который был собран

Блок Питания, который был собран

По схеме – входной трансформатор-регулятор – передает мощность входного сигнала с очень малыми потерями, скоммутирован с коэффициентом передачи 1:4. При уровне входного сигнала 2V RMS полоса пропускания при такой коммутации получается довольно широкой – не менее, чем 20 Гц…80 кГц,что не оказывает существенного влияния на итоговую АЧХ усилителя. Регулятор от мастера Воробьева обладает весьма хорошими “звуковыми” свойствами – тембры естественные, тональный баланс ровный, динамика звучания очень хорошая.

Первый каскад – традиционный усилительный каскад с резистивной нагрузкой. Ток покоя каскада = 30…31 mA, что гарантирует отличную “динамику” звука и широкую полосу пропускания при работе на комплексную (преимущественно емкостную) нагрузку. Коэффициент усиления каскада = ~ 15, максимальный размах выходного напряжения ~ 100V RMS, что дает более чем достаточный запас для полной “раскачки” выходного каскада. Итоговый коэффициент усиления первого каскада и регулятора Воробьева ~ 60, что дает входную чувствительность усилителя около 1V RMS а это, в свою очередь, обеспечивает совместимость усилителя практически со всеми современными источниками аудиосигнала.

Второй каскад – не менее традиционный 🙂 , особенность в том, что конденсатор, шунтирующий катодный резистор автосмещения включен по схеме “ultrapath”. Выигрыш такого включения в том, что в качестве шунтирующего можно применить пленочный конденсатор сравнительно небольшой емкости, так как он шунтирует не катодный резистор, а лампу и первичную обмотку выходного трансформатора. Поскольку их совместный импеданс в разы выше, чем сопротивление катодного резистора, то и требуемая емкость шунтирующего конденсатора получается в разы меньше. В большинстве случаев пленочный шунтирующий конденсатор, включенный по схеме “ultrapath” дает более динамичное и свободное звучание усилителя, чем традиционный электролитический конденсатор в катодной цепи. Из недостатков такой схемы можно отметить то, что через конденсатор “ultrapath” пульсации источника питания проникают в катодную цепь. Этот недостаток устраняется качественной фильтрацией напряжения источника питания. Ток покоя лампы второго каскада = ~ 50…53mA.

Токи, потребляемые первым и вторым каскадами от источника питания – противофазны и близки по амплитуде, то есть когда потребление тока первым каскадом максимально, потребление тока вторым каскадом – минимально. Так как емкость выходного конденсатора фильтра блока питания каждого из каналов довольно большая (200uF), а по питанию каналы разделены отдельными фильтрующими дросселями – то нет необходимости в применении дополнительных RC фильтров в питании первых каскадов каждого из каналов.

Блок питания особенностей не имеет – традиционный двухполупериодный кенотронный выпрямитель со средней точкой вторичной обмотки трансформатора и поканальными LC фильтрами. Накалы ламп питаются напряжением переменного тока, накалы ламп первого каскада питаются от общей обмотки, накалы ламп второго каскада питаются каждый от своей обмотки. Мощный составной резистор R1||R2 – балластный, позволяет установить требуемое напряжение на выходе источника питания под нагрузкой. В случае выходных ламп VT52 напряжение на выходе блока питания =~+365V. Если балластный резистор заменить перемычкой, то ожидаемое напряжение на выходе блока питания под нагрузкой будет ~ +395V – это слишком много для VT52, но достаточно например для такой лампы, как 300В. Напряжение накала для ламп 300В должно быть 5V, поэтому накальные обмотки нужно подключать через балластные резисторы 0.5 Ом мощностью 5W, всего понадобится 4 резистора. Замена VT52 на 300В в целом перспективна.

VT52 и 300В (справа)

Как я уже упоминал ранее, лампы VT52 – допускают довольно широкий диапазон напряжения питания накала – от 5 до 7 Вольт. В этом усилителе напряжение накала ламп выходного каскада = 6.3V. Проволочный подстроечный резистор R9 предназначен для так называемой “центровки” накала, его регулировкой добиваются минимального уровня фона от накала на выходе усилителя. Итоговый уровень фона существенно зависит от конструктивных особенностей (симметричности) нити накала у конкретного экземпляра лампы VT52. При работе усилителя с акустикой средней чувствительности (~92…94 dB/W) фон от накала практически перестает быть заметен на расстоянии около 1 м от акустики. Точную “центровку” накала удобнее всего производить при помощи осциллографа, подключив его к выходным клеммам усилителя. Если напряжение накала отцентровано плохо, то на осциллографе будет виден сигнал в виде несимметричной синусоиды частотой 100 Гц. Плавно вращая движок резистора нужно добиться минимального уровня этого сигнала при одновременной исправлении его формы до симметричной.

По “звуку” усилителя – можно сказать, что он напоминаяет скорее отличную 2A3, чем 45. Звук не светлый, с хорошим разрешением на НЧ и НЧ довольно глубокие, при этом объем и детальность звука – очень близки к тем, что характерны для 45 лампы. Голосовой диапазон – выразителен и не “назойлив”, эмоциональность присутствует в умеренной степени. Динамические характеристики – очень хорошие, довольно плотные и слитные части композиций прог-рока слушаются без “выпадения” части инструментов и (или) вокала. К воспроизведению классики – вопросов нет, все более чем отлично. На мой взгляд и слух – усилитель получился удачным с очень интересным, индивидуальным звучанием.

Несколько фото, сделанные в процессе монтажа и отладки –

Февраль 2024 г.Владивосток

Правильная Система. Часть 1. Предусилитель

Posted on August 26, 2023 by easytube

Очередная “Правильная” система состоит из четырех блоков – Предусилителя, MC MM RIAA корректора, Усилителя Мощности и Акустических Систем. И да, конечно все блоки этой системы – “правильные”. 🙂

Предусилитель собран по традиционной схеме, известной как “Zen Guru” – это один усилительный каскад на триоде, с трансформаторной нагрузкой. Для организации балансного входа я применил специализированный входной трансформатор. Каскад собран на двойном триоде 6SN7, для уменьшения динамического внутреннего сопротивления триоды “половинок” лампы соединены параллельно. Блок питания собран по традиционной схеме с транзисторным фильтром анодного напряжения.

Схема предусилителя и блока питания

На всякий случай уточню, что схема именно “принципиальная”, то есть показывает принцип построения конструкции и основные режимы работы. На практике – при настройке и отладке некоторые номиналы могут коректироваться, а для практического удобства работы и улучшения технических и эксплуатационных характеристик 🙂 могут быть добавлены дополнительные элементы, не указанные на схеме.

Неcколько фотo:

P.S. Чуть позже винты крепления разъемов были заменены на аналогичные, но более подходящего черного цвета.

Август 2023 г. Владивосток

Неожиданный гость – Однотактный “универсальный” усилитель для наушников Cayin HA-300

Posted on June 14, 2023 by easytube

Этот усилитель приехал ко мне на диагностику и (возможный) ремонт и upgrade примерно пару недель назад. Проблема была типичная для этой конструкции (по ссылке – примерно 244 страницы темы популярного форума) – фон переменного уровня в одном из каналов.

Немного об усилителе (взято с сайта продавца, стилистика и характерная терминология сохранены):

“…Усилитель Cayin HA-300 разработан c применением пары подобранных триодов Gold Lion Genelex PX300B с низким уровнем шума на выходе, дополняемой парой подобранных классических ламп Tung-Sol 6SN7GTB для усиления двухтактного сигнала.

Сменные режимы усиления (Gain) делают HA-300 чрезвычайно универсальным для корректной работы с широким диапазоном наушников. Пользователю доступно на выбор три варианта усиления: L: 8-64 Ом; M: 65-250 Ом; H: 250-600 Ом.

Cayin HA-300 MK2 можно использовать в качестве усилителя для колонок с высокой чувствительностью. Выходной мощности 8 Вт на канал в чистом “А” классе достаточно для подключения большинства АС.

Внешний блок питания хорошо защищен от внешних помех. Роль выпрямительных ламп отведена четырем лампам NOS 22DE4 известного бренда RCA. В нем установлен тороидальный трансформатор ручной намотки и питает каналы усиления независимо. Это позволило добиться максимально равномерного питания независимо от выбранного режима усиления и нагрузки на отдельный канал.

В дополнение к 6.3-мм небалансному выходу на наушники усилитель оборудован 4-контактным балансным XLR-разъёмом.

Выходная мощность для наушников:

XLR: 2000 мВ (L), 2400 мВ (M), 6000 мВ (H)
6.3 мм: 1200 мВ (L), 2200 мВ (M), 5000 мВ (H)

Особенности:

лампы: 2 x Tung-Sol 6SN7GTB, 2 x Genalex PX300B, 4 x RCA 22DE4
трансформаторный выход для небалансного и балансного подключения
изготовленные вручную трансформаторы El Transformers
три режима усиления от 8 Ом до 600 Ом
выходы на наушники: 6.3 мм, 4PIN XLR
клеммы для подключения акустики
выходная мощность для АС 8 Вт на канал в классе А
режим прогрева перед началом работы
13-мм передняя панель из алюминия
балансный 41-позиционный потенциометр ALPS …”

Распаковал конструкцию, собрал, подключил источник и акустику – включил, послушал около 3-х часов. На первый взгляд – все в порядке. Некоторый фон при “запуске” присутствует – но это нормально, дальше при прогреве и (очевидно) полной зарядке конденсаторов фильтра питания фон уменьшается и где-то минут через 30 становится практически неслышным.

Решил, что завтра послушаю подольше и уже с наушниками с разными импедансами – Audezee LCD-3, Sennheiser HD-700, HD-800 и Beyerdynamics DT-150, DT-250.

На следующий день послушал подробнее, с разными наушниками.
Результаты несколько удивили – с изодинамикой LCD-3 этот усилитель показал себя весьма скромно – звук умеренно-объемный с несколько резковатыми СЧ и сглаженной динамикой.
При этом с моим же транзисторником (Zen Monster JLH) эти же LCD-3 звучат принципиально иначе.
С Sennheiser HD-700 усилитель “раскрылся” – звук выразительный, объемный, детальный – в общем – именно то, что нужно. Проблема только одна – для этих наушников такой мощный усилитель не нужен, его конструкция избыточна – эти наушники способны звучать так же хорошо и от существенно более скромных ламповых конструкций.
Аналогичные впечатления и от прослушивания с DT-250.
По работе усилителя (шум, фон и т.п.) проблем не обнаружил. 🙂

Ближе к вечеру решил заглянуть внутрь конструкции и внимательно посмотреть на компоненты и монтаж.

По усилителю.

Частично он очень напоминает Woo Audio WA5, схемное решение драйвера и выходного каскада практически идентичны, схему можно легко найти в соответствующей статье на моем сайте. Я не буду афишировать режимы работы каскадов усилителя, скажу лишь, что ни о каких 8 Вт выходной мощности на канал речи быть не может. Максимум – 6…7 Вт при коэффициенте гармоник ~ 3…5% (Возможно 8 Вт нужно понимать как 4 Вт+4 Вт 🙂 )

Усилитель задуман с претензией на “универсальность”, то есть его выходные параметры должны быть совместимы практически со всем диапазоном импедансов наушников. Для этого, во-первых – выходной трансформатор выполнен с довольно сложно коммутируемой секционной вторичной обмоткой и, во-вторых – каскады усилителя охвачены общей петлей отрицательной обратной связи.

Коммутируемая вторичная обмотка, по логике разработчиков – должна обеспечить стабильность импеданса нагрузки лампы выходного каскада, а общая ООС введена для стабилизации усиления при разбросе характеристик ламп и для уменьшения выходного сопротивления.

На мой взгляд, сама идея “универсальности” конструкции мощного двухблочного усилителя для наушников общим весом ~29 кГ немного странна. Дело в том, что мощный “особый” усилитель нужен только для низкочувствительной изодинамики, для более чувствительных изодинамических и динамических наушников такой подход черезвычайно (в разы) избыточен. По весу – на мой взгляд вполне достаточно от 8 до 16-ти килограмм при сопоставимой выходной мощности. 🙂

Аудиофил, покупающий совершенно не универсальные, очень очень особые и (как правило) очень дорогие низкочувствительные изодинамические наушники – меньше всего думает о приобретении для них “универсального” усилителя. На мой взгляд – “универсальность” совместимости импедансов нагрузок для таких случаев совершенно лишняя. Вполне достаточно было бы обеспечить размах выходного напряжения не менее 10V RMS на нагрузке выше 16 Ом при выходном сопротивлении 1.6…2 Ом – и такой усилитель будет практически “универсальным” для 99% наушников. Примерно такой подход вполне успешно работает в транзисторных конструкциях. Помимо более простого и качественного выходного трансформатора это решение позволило бы убрать из конструкции несколько плат с реле коммутации обмоток выходных трансформаторов и несколько метров проводов. Для наушников с высокой чувствительностью можно было бы просто предусмотреть дополнительный аттеньюатор входного сигнала, чтобы диапазон регулировки громкости был такой же широкий, как и для низкочувствительной изодинамики.

Выходной сигнал между наушниками и акустическими терминалами можно было бы коммутировать (если такая коммутация вообще нужна) вполне доступными высококачественными переключателями, а не платой очень обычных реле с транзисторными ключами и логикой управления.

Монтаж усилителя стал бы в разы свободнее, а так называемый “путь” сигнала протекал бы только по коротким паяным соединениям с минимумом коммутируемых контактов, а не через разъемы и дорожки на печатных платах, метры проводов и коммутирущие контакты реле.

По уровню комплектующих – он вполне себе приличный. Резисторы Mills, Yageo, Takman, межкаскадные конденсаторы Mundorf Silver/Gold, электролитические конденсаторы Nichicon, Panasonic.

По блоку питания – его конструкция интересна и традиционна.
Мне не очень понятно, зачем применены кенотроны и почему они именно этой марки. Насколько я смог разобрать из монтажа, схема выпрямления совершенно стандартна – двухполупериодный выпрямитель со средней точкой вторичной обмотки, диоды (кенотроны) соединены параллельно попарно и после них, перед конденсатором фильтра – добавлен еще и полупроводниковый диод – вероятно на тот случай, чтобы защитить конденсаторы фильтра выпрямителя в случае замыкания в одном из кенотронов. 🙂 Фильтр двухступенчатый, первая ступень – дроссельный фильтр по топологии C-L-C.

Через соединительный кабель с блока питания на усилитель подаются – выпрямленное и частично отфильтрованное высокое (анодное) напряжение, три выпрямленных напряжения накала – ±5V для ламп 300В левого и правого каналов и ±6V для драйверных ламп и служебные напряжения для цепей коммутации и питания обмоток реле. Эти напряжения не стабилизированы, вероятно по логике разработчиков питание выходных ламп выпрямленным нестабилизированным напряжением вполне достаточно для получения требуемого минимума помех.

В усилителе выпрямленное анодное напряжение через дополнительный фильтр на полевом транзисторе поступает на схемы левого и правого каналов. После транзисторного фильтра установлены электролитические конденсаторы довольно большой емкости (220+220 uF). Часть электролитических конденсаторов дополнительно шунтированы пленочными конденсаторами емкостью 0.1 uF.

Насчет помех – в этом усилителе они четко разделяются на электрические и механические. Электрические определяются схемным решением и особенностями монтажа. В этой конструкции минимальный уровень электрических помех будет при коммутации импеданса нагрузки (и соответственно вторичных обмоток выходного трансформатора) в положение “L”, при балансном подключени как входного сигнала, так и нагрузки.

Механические помехи зависят от вибрации нитей накала выходных прямонакальных ламп под воздействитем электрического тока и полностью определяются особенностями конструкции их электродной системы, то есть ниже определенного уроня они не могут быть уменьшены. Это, кстати, одна из причин, почему усилители для наушников с выходными прямонакальными лампами в основном рекомендуются для наушников с низкой отдачей. В этой конструкции накал выходных ламп питается от выпрямленного, но не стабилизированного напряжения – поэтому в некоторых случаях, какие-то «недофильтрованные» гармоники частотой 100 Гц могут вызывать вибрацию нитей накала, на слух это обычно проявляется как некий едва заметный «зудящий» звук, по идее он должен уменьшаться по мере прогрева ламп.

На следующий день я еще раз послушал усилитель и проконтролировал режимы работы ламп. Предварительно (на первый и второй взгляды) – режимы стабильны, ремонта усилителя не требуется.

Насчет возможного upgrade – у меня возникли некоторые сомнения. Очень важно то, что ликвидность усилителя после upgrade скорее всего уменьшится. Как правило, потенциальные покупатели всегда предпочитают оригинальные изделия, без какого-либо вмешательства. Поэтому, если в перспективе предстоит продажа усилителя, то было бы правильнее воздержаться от даже самой небольшой доработки.

В том же случае, если продажа не предполагается и усилитель рассматривается исключительно как платформа для модификации, то я бы сделал следующее:
Переделал блок питания, убрал бы кенотроны 22DE4 и по возможности стабилизировал бы напряжение накала ламп 300В;
В блоке усилителя переделал (минимизировал) коммутацию сигнальных цепей и выходного трансформатора;
Доработал бы фильтр напряжения анодного питания, возможно стабилизировал напряжение, по возможности пересобрал бы схему навесным монтажем, без печатных плат;
Полностью бы переделал драйверный каскад – отказался бы от “сомнительной” (на мой взгляд) самоочевидной двухкаскадной схемы на двух триодах лампы 6SN7 и сделал бы драйверный каскад на пентоде – 6AG7 (6П9) или 6AC7 (6Ж4) – это бы принципиально изменило “динамику” и “наполненность” звучания. Усилитель должен “запеть” в том числе и с изодинамикой, хотя бы с LCD-3;
Так как вторичные обмотки выходого трансформатора в моем варианте не переключались бы в зависимости от импеданса наушников – то можно обойтись без ООС, что существенно улучшит “сцену” и “объем” звучания.

Но, повторюсь – все это стоит делать, только если усилитель остается в длительном пользовании и его продажа или замена не предполагается.

P..S Иногда бывает проще сделать заново – сразу именно так, как нужно – чем переделывать уже готовое изделие. Поэтому – upgrade было решено не делать.

Несколько фото: Особенности конструкции видны вполне очевидно 🙂

Июнь 2023 г.Владивосток

Моя система в развитии. PSE моноблоки на 2A3

Posted on August 1, 2022 by easytube

После завершения проекта Моноблоков на 300В с трансформаторами Hashimoto меня настойчиво преследовала 🙂 мысль о том, что пора уже попробовать что-нибудь подобное и в моей системе. В “тумбочке” довольно давно лежала четверка ламп 2A3 производства Sovtek начала 2000-х годов. По факту, их звучание имеет мало общего с оригинальными 2A3, а по характеристикам это скорее уменьшенная в размерах 300В с напряжением накала 2.5V.

И так уж совпало, что в начале зимы после одной из доработок-переделок мне случайно попала пара OEM однотактных выходных трансформаторов от компании Silk Audio. Трансформаторы рассчитаны на подключение нагрузок 8 и 4 Ом, при этом Ra = ~ 2.5К. Габариты сердечника, низкое сопротивление первичной обмотки постоянному току и небольшая толщина пластин давали надежду на то, что максимальный ток первичной обмотки трансформатора может быть довольно большим (>100 mA) что, в свою очередь, наводило на мысль о выходном каскаде на двух параллельно включенных триодах. В принципе, ничто не мешает применить и один триод – 2A3, 300B или тетрод (пентод) 6CB5, KT88 в триодном включении, но ожидаемое выходное сопротивление усилителя в этом случае было бы около 3 Ом, что не очень хорошо для моей акустики. Почему-то мне не хотелось перенастраивать фазоинвертор и разделительный фильтр еще раз 🙂 А вот если в однотактном выходном каскаде применить параллельное соединение ламп (PSE) – то, собственно – почему бы и нет – выходное сопротивление будет сравнимо с выходным сопротивлением моего теперешнего двухтактного усилителя. Четверка 2A3 из “тумбочки” не отличалась точной идентичностью характеристик, поэтому в конструкции обязательно было необходимо предусмотреть раздельную регулировку тока покоя каждой из ламп. Но, так как лампы практически новые, с качественным вакуумом и относительно оригинальных 2A3 сделаны с запасом по допустимой мощности – то можно ожидать, что с фиксированным регулируемым смещением выходной каскад будет иметь устойчивую термостабильность.

После мыслей о выходном каскаде нужно подумать и о драйверном (входном) каскаде. С одной стороны, хотелось бы получить “певучесть и выразительность” – и тут маломощным триодам пожалуй нет конкуренции. С другой стороны, для “моей” музыки необходима “скорость и динамика”, а это приводит к необходимости применения мощных пентодов. Так как в моей системе есть предусилитель, то большого усиления от драйверного каскада не требуется, поэтому с пентодами я решил пока не спешить, а для начала попробовать одиночный триод 6С2С (6J5). Что могу сказать – с 6J5 в общем-то все довольно хорошо – звук динамичный, плотный, насыщенный. Но я заметил интересную “тенденцию” – чем более “винтажные” 6J5 я слушал, тем звук становился все более разнообразнее, “текучее” и выразительнее. Музыка “лилась” все лучше и лучше. 🙂 Это объяснимо – звучание “винтажа” очевидно облагораживает “новодел”. (Как там было у Лихницкого – “дисциплинированные винтажные сущности перевоспитывают современные сущности”)

И тут я вспомнил, что у меня в “тумбочке” лежит несколько двойных триодов 6N7GT (фигурная стеклянная колба) от Sylvania 1939 года. Две половинки “винтажного” триода параллельно на входе, два “новодельных” прямонакальных триода параллельно на выходе. Получается не только “благородный купаж” , но и последовательная синергия схемотехнического решения. 🙂

Схема моноблока PSE усилителя с блоком питания

Схема блока питания. Вполне традиционная 🙂

Чуть позже я немного подстроил режим работы драйверного каскада, уменьшил сопротивление анодной нагрузки. И да, никакого “хорового пения при параллельном соединении ламп”, как это утверждалось на одном из форумов – я не наблюдаю.

Несколько фото.

Пустые панельки оставлены для возможной модернизации и прямого сравнения схемотехнических решений (сдвоенный триод vs мощный пентод и т.п.), а так же для сохранения возможности “отката” на исходные двухтактные позиции 🙂

Основные технические характеристики усилителя

Входное сопротивление = 5 кОм
Выходное сопротивление =<~ 1.5 Ом (для выхода 8 Ом)
Номинальная нагрузка = 4, 8 Ом.
Номинальное входное напряжение = 5V RMS
Максимальное выходная мощность на нагрузке 8 Ом = 6W RMS
Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке 8 Ом при выходном напряжении = 0.7 от максимального = 25Гц….28 кГц.
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального <= 3.5%, в основном 2-я гармоника. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -22dB.

P.S. Думаю, что у внимательного читателя уже возник вопрос – так все-таки, какие же основные отличия в звучании двухтактного и однотактного усилителей? В моем случае фактически получились максимально близкие условия сравнения – тот же источник сигнала, тот же блок питания, та же драйверная лампа, те же выходные лампы, та же акустика, те же сигнальные провода. Выходные трансформаторы конечно разные 🙂

Во-первых – Двухтактный усилитель на прямонакальных триодах – не очень хорошая идея. Слишком мало искажений. 🙂 ВАХи прямонакальных триодов – 45, 2A3, 300В – эквидистантны и линейны в широком диапазоне напряжений и уровень второй гармоники на максимальной выходной мощности будет небольшой. В двухтактном выходном каскаде четные гармоники частично компенсируются, поэтому при слишком уж правильной настройке драйверного каскада на выходе усилителя можно получить совсем не музыкальный спектр искажений – с низкими, но близкими уровнями четных и нечетных гармоник. Звук будет очень чистый, объемный – я его называю “теплый транзисторный звук” 🙂 Из-за скудного спектра гармоник звучание такого двухтакта на малых уровнях громкости несколько теряет в “насыщенности” и “объемности” и система слышимо “просыпается” на уровнях громкости чуть выше среднего. Такой “переход объема” при изменении уровня громкости особенно заметен на акустике с низкой отдачей. Эта проблема легко решается, если применить в выходном каскаде косвенонакальные тетроды (пентоды) в триодном включении, в этом случае при правильной и точной настройке уровень нечетных гармоник можно уменьшить до 0.05…0.1%, при уровне четных гармоник 1…2% (на полной выходной мощности). В детальности, объемности и выразительности звучания такой двухтактный усилитель покажет себя очень уверенно, а в большинстве случаев по динамике и подвижности звучания уверенно “переиграет” однотактный усилитель сравнимой мощности. Из очевидных преимуществ двухтактного выходного каскада на триодах можно отметить то, что низкое выходное сопротивление усилителя достигается довольно легко и без необходимости применения общей ООС.

Во-вторых – Однотактный выходной каскад PSE усилителя на триодах органично и “по умолчанию” решает проблемы “правильного” спектра гармоник, требуемого выходного сопротивления и требуемой выходной мощности. Из очевидных особенностей схемотехнической реализации – высокая динамическая входная емкость каскада, что требует внимательного подхода при выборе лампы драйверного каскада и необходимости периодически контролировать и подстраивать режимы работы из-за “старения” ламп.

Август 2022 г.Владивосток

Иногда они возвращаются. Моноблоки 300В + Hashimoto

Posted on July 1, 2022 by easytube

“The long and winding road” (c) The Beatles.

Так уж получилось (по техническим причинам), что реализация этого проекта сильно затянулась по времени. Тем не менее, после всех этих неожиданностей проект был завершен успешно. Оконечные усилители-моноблоки на 300В собраны для домашней аудиосистемы и работают в комплекте с предусилителем Zen Guru на лампах 6J5 (6L5) c трансформаторами Hashimoto (фото первого варианта предусилителя, позже он был пересобран на стальном шасси)

Схема моноблоков примерно та же, о которой я рассказывал в октябре 2016 года (см. “Еще раз о 300В”).

Схема усилителя и часть схемы блока питания

Усилитель двухкаскадный, с трансформаторной связью. Первый каскад – на одной из моих самых любимых ламп – 6AC7 в триодном включении. “Наш” аналог этой лампы – 6Ж4. Коэффициент усиления первого каскада ~ 45, максимальное выходное напряжение ~ 72V RMS (~200V рeak-to-peak). Межкаскадные трансформаторы – Hashimoto A-115.

Второй каскад – на так называемом “легендарном” 🙂 прямонакальном триоде 300В, в безопасном режиме – напряжение анод-катод = 340…360V, ток покоя 70…80 mA. Приведенное сопротивление анодной нагрузки = 3.5 кОм, выходные трансформаторы Hаshimoto H-20-3.5U. Выбранный режим очень музыкален и довольно далек от максимально допустимых значений для 300В. Я проигнорировал известный аудиофильский совет J.C. Morrison – “Fry your triodes”.(жарьте ваши триоды), так как считаю, что не следует требовать от обычной 300В того, чего она не может дать 🙂 .

Для лучшей термостабильности применено комбинированное смещение, этот вариант позволяет оперативно подстраивать режим каскада по мере приработки ламп. Тем не менее, конструктивно катодный резистор автосмещения состоит из двух резисторов, то есть предусмотрена технологическая возможность переключения каскада в “горячий” режим, а при некоторой модификации источника напряжения смещения выходной каскад можно перевести в “максимально-рискованный” режим с фиксированным регулируемым смещением. Но я рекомендую проводить такие эксперименты только и исключительно “супер-продвинутым” пользователям, имеющим в наличии пополняемый запас ламп 300В 🙂

Блок питания

В блоке питания я применил силовой трансформатор Hashimoto PT-220(R) Выпрямитель – обычный, на диодах D1 D2, фильтр анодного напряжения с плавным нарастанием выходного напряжения – на полевом транзисторе.

Для минимизации уровня фона накал ламп 300В питается от выпрямленного и стабилизированного напряжения. Стабилизатор так же обеспечивает плавный разогрев нити накала. При включении, когда нить накала еще холодная и ее сопротивление постоянному току низкое, стабилизатор переходит в режим ограничения тока, по мере разогрева нити накала ее сопротивление возрастает и на ней плавно устанавливается требуемое напряжение.

Выпрямитель напряжения сеточного смещения – однополупериодный, на диоде D7. CRC фильтр напряжения смещения собран на C8R23C9. Выбор диапазона регулировки задается резисторами R7 R9, если номинал резисторов R7=0 и R9 = 1 кОм, то диапазон регулировки напряжения смещения максимально широк. Плавная регулировка напряжения осуществляется многооборотным подстроечным резистором R8. Ограничительный резистор R9 – необходим, он защищает от случайной установки напряжения смещения =0V. При комбинированном смещении лампы выходного каскада некоторое минимальное отрицательное напряжение сеточного смещения должно присутствовать всегда.

Небольшое отступление от основной темы

Внимательный читатель вероятно заметил, что в своих конструкциях я предпочитаю не применять выпрямители на кенотронах и фильтры на дросселях. Причин этому несколько. Во-первых, накал “стандартного” кенотрона потребляет примерно 15W ценной мощности силового трансформатора. Во-вторых, помимо того, что падение напряжения на кентроне довольно большое (40…70V), оно еще и нестабильно и сильно зависит от тока нагрузки. В третьих, конструктивно кенотрон представляет собой стеклянную трубку с электродами, на которые подается высокое напряжение переменного тока – то есть фактически на шасси у вас располагается дополнительный источник наводок. В четвертых – так называемый “звук” кентрона – это еще одна переменная в системе уравнений “хорошего звучания”. Цель разработчика – найти решение, а не множить “сущности” без всякой на то необходимости. Эзотерические “сущности” в этом месте схемы – совершенно неуместны. 🙂 Если силовой трансформатор рассчитан и выполнен конструктивно правильно, то вместо кентронов можно (и нужно) применять современные полупроводниковые диоды, а вместо громоздких дросселей – транзисторные фильтры. Технические и “звуковые” характеристики блока питания от такого решения только выиграют.

Технические характеристики усилителя

Входное сопротивление = 10 кОм
Выходное сопротивление =<~ 1.7 Ом
Номинальная нагрузка = 4, 8, 16 Ом. Для подключения нагрузки 16 Ом необходима коммутация выходного трансформатора.
Номинальное входное напряжение = 1V RMS
Максимальное выходная мощность на нагрузке 4 (8) Ом = 6W RMS
Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке = 8 Ом при выходном
напряжении = 0.7 от максимального = 30Гц….88 кГц.
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального <= 2.5%, в основном 2-я гармоника. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -22dB.
Время выхода на рабочий режим =< 15 min, это связано установлением теплового обмена в корпусе усилителя и прогревом ламп.

Несколько фото

Январь 2018, Июнь 2020….Июнь 2022 г. Владивосток

“Элегантные Шорты” или однотактный upgrade

Posted on June 30, 2022 by easytube

Примерно три недели назад мне принесли мой двухтактный усилитель 2012 года.

На фото – версия усилителя с выходными лампами 6П41С. В дальнейшем были заменены на 6П3С

Конструкция довольно успешно и интенсивно проработала в системе замечательного увлеченного меломана Вадима из г. Находка, но недавно одна из выходных ламп все-таки вышла из строя и усилитель нуждался в небольшом ремонте и профилактике. В ходе обсуждения деталей появилась идея – а не сделать ли этот двухтактный усилитель однотактным? У Вадима в запасе оказался интересный комплект винтажных ламп EL34 от Mullard и 12AX7 от Telefunken, а у меня очень удачно оказалась “под рукой” пара однотактных выходных трансформаторов, изготовленных Эдуардом на сердечниках Hammond. Помимо хорошего “железа” трансформаторы интересны еще и тем, что в их конструкции предусмотрена обмотка катодной ОС. Делать обычный однотакт на EL34 в триодном или в пентодном включении с общей ООС – было бы слишком традиционно 🙂 , а вот посмотреть (на осциллографе и анализаторе спектра) и послушать (в системе) и напомнить как “звучит” настоящая катодная ОС – было очень интересно.

Двухтактник был полностью разобран, лишние отверстия закрыты накладками, пришлось просверлить несколько дополнительных крепежных отверстий для выходных трансформаторов и заново покрасить шасси.

Вот что получилось в результате:

Схема переделанного усилителя –

Однотактный усилитель на 12AX7 и EL34 с катодной связью в выходном каскаде

Традиционная двухкаскадная схема, первый каскад – на соединенных параллельно “половинках” двойного триода 12AX7. Такое решение я выбрал потому, что от драйверного каскада требовался вполне определенный спектр гармоник, по этой же причине катодный резистор не шунтирован конденсатором. Второй каскад – с комбинированным регулируемым смещением. EL34 – в пентодном включении, в каскад введена последовательная ООС по напряжению через дополнительную катодную обмотку. Соотношение витков катодной и анодной обмоток ~1 к 9, то есть коффициент обратной связи β=Wк/(Wa+Wк) = 0.1. В таком включении каскад на EL34 ведет себя “как будто” это каскад на триоде с “мю” около 8 и внутренним динамическим сопротивлением около 1.6…1.8 кОм. Выходное сопротивление каскада для нагрузки 8 Ом составляет около 2.7…3 Ом, выходная мощность – около 5…6 Вт. Так много “около” потому, что выходные характеристики существенно зависят от тока покоя каскада. На мой слух (и измерения это подверждают 🙂 ) наиболее гармоничный спектр искажений на выходе усилителя получается при токе покоя = 68 mA, при этом на полной выходной мощности происходит частичная компенсация гармоник второго каскада гармониками первого. В итоге на выходе – плавноспадающий спектр искажений, примерно 4% – вторая гармоника, 0.2% – третья, 0.1% – четвертая, уровень гармоник более высоких порядков ничтожно мал. Так как смещение каскада комбинированное регулируемое, то в качестве входных ламп можно установить например 6L6G, 5881, 6CA7, 807 (с переходником), KT66, KT88 и (даже) “наши” 6П3(С)(EB). Конечно при замене ламп режим каскада обязательно нужно подстроить.

Я применил вполне обычные комплектующие – резисторы Vishay-Dale Copper Film и проволочные резисторы Dale, конденсаторы в источнике питания – Nippon Chemicon, Panasonic и Rubycon. В качестве межкаскадных я применил рулонные конденсаторы ФТ3 (фольга + тефлон) 70-х годов выпуска (военная приемка). Помимо поистине выдающихся габаритов 🙂 , они отличаются весьма интересными музыкальными свойствами – звучание усилителя получается чистое, четкое с отличной проработкой ВЧ диапазона и локализацией КИЗ.

Усилитель благополучно эксплуатируется в составе системы с большой полочной ШП акустикой на динамиках Tang Band TB W8-1772.

Июнь 2022 г. Владивосток

Этюд в вишневых тонах

Posted on January 20, 2022 by easytube

Представляю вашему вниманию одну из моих прошлогодних конструкций, собранную для известного российского аудиофила из г.Москва.

Это усилитель для наушников – однотактный, двухкаскадный, особенность конструкции в переключаемом режиме работы выходного каскада и возможностью регулировки глубины общей обратной связи.

Схема Усилителя

Первый каскад особенностей не имеет и был неоднократно применен мной ранее – классический SRPP на двойном триоде 6SL7. Такой драйверный каскад хорошо звучит и почти идеально подходит для оконечного каскада на пентоде или триоде средней мощности, для которого не требуется большая мощность раскачки.

Второй каскад имеет некоторые особенности, в нем предусмотрена работы лампы (лучевой тетрод 807) в тетродном или триодном режимах. Возможность такого переключения может быть очень интересна для системы с большим ассортиментом наушников различной чувствительности и импеданса. Схемотехническая особенность реализации такого переключения состоит в том, что в случае тетродного включения напряжение на второй сетке требуется выбирать близким к напряжению на аноде. Это необходимо для того, чтобы при переключении в триодный режим (вторая сетка соединена с анодом) ток покоя оставался в заданных пределах. Если напряжение на второй сетке выбрать существенно меньше напряжения на аноде, то – так как напряжение смещения остается неизменным – в случае переключения в триодный режим ток покоя будет существенно меняться. Так как в тетродном режиме выходное сопротивление каскада довольно высокое (около 300 Ом), то для его уменьшения я применил ООС с регулируемой глубиной. Такая регулировка позволяет непосредствено оценить “музыкально-слуховые” особенности звучания тетродного (пентодного) и триодного вариантов включения выходной лампы, выбрать и настроить звучание по своему предпочтению и вкусу.

Как известно, регулировка глубины ООС влияет на АЧХ, состав искажений на выходе, выходное сопротивление и общее усиление по напряжению.

При более глубокой ООС – АЧХ во всем диапазоне рабочих частот наиболее плоская, усиление сигнала по напряжению – меньше, при менее глубокой – на АЧХ появляется очень плавный подъем примерно на 1…2dB в диапазоне 100Hz…10kHz, а усиление становится больше.

При минимальной ООС – выходное сопротивление максимально, в спектре искажений преобладают вторая и четвертая гармоники, при максимальной ООС – выходное сопротивление минимально, а в спектре искажений появляются нечетные гармоники – третья и пятая. Их уровень становится сравним с уровнем четвертой гармоники.

Выходное сопротивление усилителя и его усиление входного сигнала по напряжению минимальны при установке переключателя режима работы выходного каскада в положение «Триод», переключателя типа нагрузки в положение «Low» и при максимальной глубине ООС.

Для большинства наушников – выходное сопротивление усилителя не имеет такого решающего значения, как для акустики. В некоторых, очень особых случаях при более высоком выходном сопротивлении в НЧ диапазоне субъективно проявляется «гулкость», а в СЧ диапазоне «подвижность и живость» – поэтому «правильное» положение переключателя типа нагрузки «Low/High» и регулятора глубины ООС – зависят исключительно от предпочтений слушателя.

Схема блока питания.

Блок питания – почти классический, с выпрямителем на кенотроне и транзисторным фильтром, который и является некоторой особенностью. Собственно, мне не хотелось излишне утяжелять конструкцию, поэтому применение фильтра на транзисторе в этом случае (да и в большинстве других случаев 🙂 ) – вполне уместно. И да, такой фильтр несколько лучше “демпфирует” перепады напряжения на выходе кенотронного выпрямителя при изменении тока нагрузки.

Несколько фото:

P.S. В процессе разработки и сборки конструкции был отлажен интресный и максимально простой вариант схемы – без дополнительных регулировок и общей OOC.

Схема Интересного Варианта

В выходном каскаде я применил местную катодную ООС, а в блоке питания – выпрямитель на ПП диодах и транзисторный фильтр. Я считаю, что это максимально эффективный двухкаскадный однотактный усилитель для наушников с выходным каскадом на тетроде/пентоде. При очень приличной выходной мощности (4…8W в зависимости от примененной выходной лампы) – по динамике, выразительности и изяществу звука он легко и непринужденно 🙂 переиграет так называемый “легендарный” Woo Audio WA-5 с выходным каскадом на триоде 300B, не говоря уже о вдвое меньших габаритах и весе. Эту конструкцию я рекомендую к повторению, из однотактных двухкаскадных усилителей для наушников на лампах – она, пожалуй, наиболее эффективна по соотношению качества звука и цены. *R10 = 250…330 Ом 5W

Небольшой отзыв – взвешенное впечатление от конструкции, Май 2023 г –

“…Усилитель работает без нареканий. Под него я доработал систему и уже более года просто слушаю музыку. Именно для этого ведь нужны все эти железки, не правда ли? Думаю, это показывает класс вашей работы. Благодарю вас.“

Декабрь 2021…Январь 2022 г. Владивосток

«Односторонний Трубчатый» или неделя Китайского Юмора

Posted on December 14, 2020 by easytube

Примерно месяца три назад мой хороший знакомый Сергей попросил меня подобрать ему недорогой (китайский), но хороший ламповый усилитель для озвучки настольной компьютерной акустики. Посмотрев что как и почем на Ali я порекомендовал конструкцию, с замечательным названием «Односторонний Трубчатый Усилитель 6N8Р FU50».

Я подумал, что можно будет заменить лампы на что-то более приличное – например вместо FU50 установить «наши» ГУ-50, вместо 6N8P – «наши» 6Н8С и в итоге звук будет не таким уж и примитивным. И еще я (почему-то) предположил, что это будет готовый, собранный усилитель и моя «доводка» конструкции сведется только к замене ламп и выставлению «правильных» режимов. (Ха!)

Через пару месяцев или около того, я заехал к моему знакомому по совершенно другому вопросу и в процессе беседы вдруг выяснилось, что посылка с Ali благополучно приехала и уже ждет меня. И да – это не готовый усилитель, а набор для сборки. Ну – набор так набор, в чем-то это может быть даже и лучше. В процессе распаковки посылки выяснилось, что по дороге ее довольно успешно «приложили» к чему-то очень твердому – крышки всех трансформаторов и нижняя крышка корпуса были сильно деформированы, одна из выходных ламп – разбита. Ну что же – не отправлять же посылку обратно. Лампы ГУ-50 у меня есть в наличии, поэтому (на первый взгляд) какой-то проблемы в замене выходных ламп не ожидалось. При помощи киянки и пары деревянных брусков крышки трансформаторов и корпуса были успешно выпрямлены и заново покрашены в красивый (черный) цвет. Теперь вроде как можно было бы и собрать усилитель. В качестве инструкции по сборке прилагалась только принципиальная схема. Вот она –

Что я могу сказать – схема полностью соответствует названию «Одностороннний Трубчатый…и т.п.» Двухкаскадный драйвер – смело взят из известной схемы усилителя Sun Audio на 300В – с тем исключением, что при напряжении питания +335 V такой драйвер способен «раскачать» разве что 6П14П в пентодном включении. ( Ха! – “…Для знатоков шутка…” (с) М.Жванецкий). Выходной каскад тоже очень смешной 🙂 – FU50 может легко рассеивать на аноде до 40W и выбор режима работы выходного каскада (+274 V анод-катод при токе покоя ~ 50mA, Pa=~14W) вызывает недоумение. Ладно – подумал я – в качестве драйвера можно применить 6Ж4 в триодном включении, плюс немного модернизировать блок питания чтобы поднять напряжение на его выходе, пересчитать режим выходного каскада до более подходящих значений, а вместо разбитой FU50 применить «наши, качественные» ГУ-50 военной приемки.

Вот план-схема 🙂 доработанной конструкции –

И да, кенотрон здесь выполнняет функцию “реле задержки подачи напряжения”, а так же закрывает отверстие в корпусе. Без него (как без кенотрона, так и без отверстия) – будет только лучше. 🙂

Через пару дней конструкция была собрана. Первое включение дало несколько неожиданный результат. Я конечно знал, что в названии ГУ-50 не зря присутствует слово «Генератор», но похоже, что без экрана она начинает «Генерить» даже если подключен только накал. И да – не зря в названии китайских FU50 нет буквы «Г» – они совершенно не «Генераторные» и им внешний экран не нужен. Итог – «наши, качественные ГУ-50 военной приемки» годятся к применению в аудио только в комплекте со своими родными панельками-стаканами, которые надежно экранируют электродную систему. К сожалению, на довольно тонком шасси этого усилителя «наши» массивные панельки надежно закрепить невозможно, а FU50 осталась только одна – поэтому я принял решение заменить выходные лампы. 🙂

Для этих выходных трансформаторов лучше всего подходят EL34 в триодном включении. У меня как раз осталась парочка SED EL34 Black Sable Cryo после ремонта предусилителя Aesthetix Callisto Signature (см. ниже). Китайский кенотрон 5Z3 был заменен на 5AR4 – на шасси рядом с EL34 он смотрится более гармонично. Резисторы – частично Yageo, частично – Panasonic, конденсаторы – Nichicon, Rifa. Межкаскадные конденсторы – Wima MKP + К40-У9. Монтажный провод – моножила (медь) + тефлон, моножила (луженая медь) + хлопок.

Технические Характеристики Усилителя:

Входное Сопротивление = 100 кОм
Выходное Сопротивление (@1000Hz @ 4 Ом) = 1.7 Ом
Номинальное входное напряжение = 700mV RMS
Максимальная выходная мощность (@1000Hz, K2 = 5%) = 4W@4Ом
Коэффициент гармоник при максимальной выходной мощности (@1000Hz, 8 Ом) = 5% (2-я гармоника, 0.2% – третья гармоника).
Номинальный дипазон воспроизводимых частот при уровне выходного сигнала – 3dB от максимального : 30 Hz…20 кHz (на эквиваленте нагрузки = 4 Ом, спад на краях диапазона не более 3 dB)

Несколько фото:

И да, насчет бюджета – «очень хорошо и очень недорого» – не бывает 🙂

Ноябрь 2020 г.Владивосток

P.S.Aesthetix Callisto Signature – тоже забавная конструкция, с этакой веселой неисправностью – из-за особенностей печатного монтажа высокое напряжение пробивает на экран и удлинительный шток регулятора уровня – но об этом в другой раз 🙂

И еще один Woo Audio WA5. “Теперь – горбатый!” – То есть LE.

Posted on June 30, 2020 by easytube

Примерно с год назад ко мне обратился замечательный Британский аудиофил Daniel N с предложением переделки его усилителя Woo Audio WA5-LE. Как я выяснил позже, Daniel прочел статью на моем сайте и решил попробовать сделать что-то подобное со своим усилителем. Собственно, претензии были очень знакомы – “Тусклый, тембрально невыразительный, плоский и как бы “зажатый” звук.. С одной стороны – в звучании все вроде как “на месте”, с другой стороны – совершенно очевидно, что “что-то тут не то”. 🙂

Я согласился на переделку, предупредив, что “быстро” скорее всего не получится и что основная проблема переделки – это доставка ~ 30 кГ из Англии в Россию и обратно. В Россию груз ехал больше месяца и конечно без “приключений” с доставкой не обошлось, но – тем или иным способом 🙂 – к середине лета 2019 года усилитель оказался у меня.

В процессе “вскрытия и анализа”, помимо упомянутых мной в предыдущих статьях особенностей схемотехники двухкаскадного драйвера вдруг выяснилась весьма необычная схемотехническая неожиданность – в этом варианте усилителя выходной трансформатор включен в катодную цепь выходной лампы (300В)… “Тадам!“. Да, друзья мои – высоколинейный прямонакальный “легендарный” звуковой триод в этом усилителе “работает” в качестве обычного такого каскада с трансформаторной катодной нагрузкой, что-то вроде катодного повторителя напряжения. (Ха! Как тебе такое, Илон Маск? 🙂 ) И (печально) – “…Это многое объясняет…” Но – с технической точки зрения я понимаю, почему конструктором Woo Audio было выбрано такое схемотехническое решение, но не понимаю – зачем – это при их-то возможностях изготовить практически любой требуемый выходной трансформатор при весьма гибком бюджете. Вместе с усилителем Daniel прислал на замену пару отличных выходных трансформаторов Tango (ISO). Катодный повторитель и трансформаторы Tango… Это не наш метод. Переделка такой конструкции – неизбежность.

Было оговорено следующее:

При переделке использовать только специализированные комплектующие высокого уровня качества.
Драйвер выполнить по схеме аналогичной схеме Reichert, но предусмотреть возможность установки не только 6SN7, но и других подобных ламп.
Добавить в усилитель выходы для подключения акустики.
Предусмотреть возможность регулировки (переключения) напряжения на выходе выпрямителя анодного напряжения
Предусмотреть возможность регулировки и переключения напряжения накала выходных ламп.
Предусмотреть возможность коммутации анодной нагрузки лампы выходного каскада.

Предполагалось, что в качестве выходных ламп в усилитель можно будет устанавливать не только 300В, но и 2A3, AD1, PX4, а в качестве драйверных – ECC32, ECC40 и т.п.

Краткий анализ ВАХ предполагаемых к применению выходных ламп показал, что логично в выходном каскаде применить комбинированное смещение. То есть “автоматическая” часть напряжения смещения выделяется на катодном резисторе, а “фиксированная” – дополнительно подается в виде отрицательного напряжения смещения на сетку лампы.

Для различных выходных ламп и предполагаемых режимов их работы напряжения автоматического смещения и номиналы катодных резисторов должны быть такие:

2A3/6A3/AD1 : Ua = 250V Ug = -45V Ia = 60mA Rk = Ug/Ia = ~ 750 Ohm
45: Ua = 250V Ug = -50V Ia = 36mA Rk = ~ 1.4 К
46: (T/C*) : Ua = 250V Ug = -33V Ia(+Ic2) = 22mA Rk = ~ 1.5 К
VT52 (RAF): (T/C) : Ua = 250V Ug = -18V Ia(+Ic2) = 36mA Rk = ~ 500 Ohm
PX4 : Ua = 300V Ug = -45V Ia = 50mA Rk = ~ 900 Ohm
300B(Low) : Ua = 300V Ug = -61V Ia = 60mA Rk = ~ 1 К
300B(High) : Ua = 400V Ug = -75V Ia = 80mA Rk = ~ 950 Ohm

T/C* – Triode Connected

Исходя из приведенных цифр мне показалось логичным выбрать номинал катодного резистора автосмещения Rk= 500 Ohm. Таким образом, получается что на катодном резисторе автосмещения Rk и на сопротивлении постоянному току первичной обмотки выходного трансформатора Rt = 120 Ohm для различных выходных ламп падение напряжения будет таким:

2A3/6A3/AD1 : Ia* Rk + Ia*Rt = 30V + 7.2V = 37.2V и понадобится добавочное отрицательное напряжение на сетке Ug = -(45-30) = -15V
45 : = 18V + 4.3V = 22.3V and Ug = -(50-18) = -32V
46: (T/C) : = 11V + 2.6V = 13.6V and Ug = -(33-11) = -22V
VT52 (RAF): (T/C) : = 18V + 4.3V = 22.3V and Ug = -(18-18) = -0V
PX4 : = 25V + 6V = 31V and Ug = -(45-25) = -20V
300B(Low) : = 30V + 7.2V = 37.2V and Ug = -(61-30) = -31V
300B(High) : = 40V + 9.6V = 49.6V and Ug = -(75-40) = -35V

Добавочное отрицательное напряжение на сетке получается в пределах от 0V до -35V, то есть предел регулирования в -50V будет вполне достаточен. Падение напряжения на Rt необходимо учесть при расчете рабочей точки.

Для выходных ламп с рабочим напряжением на аноде = 250V (2A3, 45, 46, VT52), напряжение источника питания должно быть в пределах (250+13.6)…(250+37.2) = ~264…288V DC. Для лампы PX4 и “низковольтного” режима 300B напряжение источника питания должно быть в пределах (300+31)….(300+37.2) = ~ 330…340V. Для “высоковольтного” режима 300B напряжение источника питания должно быть 400+49.6 =~ 450V.

Так же следует учесть падение напряжения на сопротивлении вторички силового трансформатора и на дросселях фильтра питания и на кенотроне. Это еще примерно ~ 20+25+5 = ~50V. Я посчитал, что для всех ламп с рабочим напряжением на аноде = 250V вполне достаточно выбрать одно напряжение источника питания и после выпрямителя (без нагрузки) оно будет = 288V + 50V = ~338V DC, для ламп с рабочим напряжением 300V = 340V +50V = ~390V DC, для “высоковольтного” режима 300B = 450V +50V = 500V DC.

Таким образом, отводы на вторичке силового трансформатора источника питания анодного напряжения должны быть на 338/1.4 = 241V AC 390/1.4 = 278V AC 500/1.4 = 357V AC. То есть три отвода (250V, 300V , 350V) будет вполне достаточно. Так как анодное напряжение не стабилизировано, то в процессе установки режима оно будет немного “плавать” и поэтому регулировка тока покоя должна выполняться в два этапа.

Для драйверного каскада на лампах 6SN7, ECC40, ECC32 каскад с анодной нагрузкой Ra = 43…47K и катодным резистором автосмещения Rk = 1.3…1.5K сохраняет очень хорошую линейность в диапазоне напряжения питания от 250V до 500V, запас по амплитуде выходного напряжения при этом так же вполне приличный. Коэффициент усиления двухкаскадного драйвера будет ~ 100 …115. Для ламп BL63 и CV1102 с этими же номиналами резисторов рабочая точка остается “нормальной” в диапазоне напряжения источника питания от 250V до 350V.

Итоговая схема усилителя после переделки:

Рис 1 из 4 – Усилитель.
Драйвер – двухкаскадный, выполнен по схеме известной как схема Reichert. Анодная нагрузка выбрана в пределах ~ 40K, катодный резистор автосмещения = 1.5K. При напряжении источника питания = +250V ток покоя каскада = ~4mA и размах выходного напряжения (peak to peak) = ~ 160V. При напряжении источника питания = +450V ток покоя каскада = ~ 8mA и размах выходного напряжения (peak-to-peak) =~ 260V. Так как итогового усиления двухкаскадного драйвера более, чем достаточно, я не стал шунтировать конденсатором катодный резистор первого каскада. Коэффициент усиления первого каскада = ~ 7, выходное сопротивление =~ 11K, коэффициент усиления второго каскада = ~ 14, выходное сопротивление =~ 5K. Итоговый коэффициент усиления драйвера =~100. Конденсатор C1 (220pF*) – конструктивная необходимость 🙂 для предотвращения возможного “паразитного” ВЧ возбуждения драйвера на пиках входного сигнала. Его установка вызвана особенностями “продольного” монтажа сигнальных проводников в корпусе усилителя Woo Audio.
В выходном каскаде – я применил комбинированное смещение. Регулируемое отрицательное напряжение смещения может быть установлено в пределах – 2V ..- 60V. Ua1 Ua2 идут из одной точки, но индивидуальными проводами.

Рис 2,3 и 4 – Блок питания и Стабизизаторы напряжений накала. Всего в блоке питания я применил 4 трансформатора – один для источника анодного напряжения и напряжения смещения и три для источников питания накалов. Вторичная обмотка трансформатора источника анодного напряжения выполнена с тремя отводами – ~250V, ~300V и ~350V, расчетный ток нагрузки составляет примерно 330mA. Переключение отводов и замена типов кенотронов дает возможность изменения анодного напряжения в довольно широких пределах. Напряжение на выводах обмотки для источника напряжения смещения = ~ 50V

В блоке питания Woo Audio силовой трансформатор закрыт декоративным колпаком, а размеры трансформатора таковы, что он плотно занимает все место внутри. Нет никакой технологической возможности изготовить силовой трансформатор точно таких же габаритов и такой же мощности, но с добавочными отводами на симметричной (с центральным отводом) вторичной обмотке. Поэтому силовой трансформатор пришлось отдать в перемотку (Эдуард – Спасибо за отличную работу!) и выполнить вторичную обмотку без центрального отвода, но проводом несколько большего диаметра. Это улучшило как температурный режим, так и мощностные характеристики трансформатора. Я применил схему “гибридного” мостового выпрямителя – с двумя ПП диодами и двумя кенотронами. Диоды каждого из кенотронов соединены параллельно, фильтр выполнен по трехступенчатой схеме. Первая ступень – СRC, затем “Виртуальная Батарея” на полевом транзисторе – которая помимо фильтрации обеспечивает и плавное нарастание напряжения на выходе и два (по одному на каждый канал) LC фильтра. Накалы всех ламп питаются выпрямленным и стабилизированным напряжением. Выпрямители напряжений накала располагаются в Блоке Питания, стабилизаторы в Блоке Усилителя.

Распиновка выходного разъема блока питания :

Pin # 1 = + High Volage (Channel 1)
Pin # 2 = + High Volage (Channel 2)
Pins ## 3,4,5 = GND
Pin # 6 = – Non regulated Filament 5V (Channel 1)
Pin # 7 = +Non regulated Filament 5V (Channel 1)
Pin # 8 = – Non regulated Filament 5V (Channel 2)
Pin # 9 = + Non regulated Filament 5V (Channel 2)
Pin # 10 = – Bias
Pin # 11 = – Non regulated Filament 6.3V
Pin # 12 = +Non regulated Filament 6.3V

Напряжения на выходе стабилизаторов источников питания накальных цепей – регулируемые, предусмотрено переключение на одно из трех выходных напряжений = +2.5V, +4V, +5V, максимальный ток нагрузки каждого из напряжений примерно 3 A. Для того, чтобы снизить тепловыделение на микросхемах стабилизаторов, вторичные обмотки трансфоматорв источников питания накалов выходных ламп могут быть скоммутированы параллельно – это может быть актуально в случае применения 2A3 в качестве выходных ламп (напряжение накала 2.5V при токе 2…2.5A). В ходе проведения испытаний выяснилось, что толстый алюминиевый корпус усилителя – довольно эффективный теплоотвод и особой необходимости в коммутации вторичек накальных трансформаторов – нет. Примечание – емкость конденсаторов фильтра выпрямителей напряжения накала выходных ламп желательно увеличить до 15..22 000 uF. Схемы стабилизаторов напряжений накала особенностей не имеют, добавлены лишь переключатели и подстроечные резисторы.

Несколько фото:

Благодарности

Я хотел бы выразить огромную признательность Herb Reichert за его статью “Flesh and Blood. Reichert 300B” (“Sound Practices” Magazine, winter 94/95 issue), которая безусловно является одной из важнейших статей для понимания “характера” лампы 300B.
Так же выражаю благодарность заказчику этого проекта, увлеченному аудио энтузиасту – Daniel N. Спасибо за заказ, за доверие и за прекрасную возможность попрактиковаться в Английском 🙂
Моя особая признательность – Эдуарду (г.Артем) – за качественный силовой трансформатор.
Мое уважение – компании “Орбита-Сервис” за отличные тороидальные трансформаторы, выполненные в полном соответствии со спецификацией заказа 🙂

Апрель 2019…Май 2020 г.Владивосток

Еще одни грабли. Продукт известного происхождения.

Posted on May 3, 2020 by easytube

В марте этого года в процессе настройки очередной акустической системы на 4xTB1772 для более точной отладки мне был прислан усилитель, в комплекте с которым предполагается дальнейшая эксплуатация акустики. Подход очень верный – поскольку в том, что усилители моей конструкции будут отлично звучать с акустикой моей конструкции – я не сомневаюсь. А вот насчет других – 100% гарантии я дать не могу. 🙂

По всей видимости усилитель был приобретен на avito. Вот фото с этой популярной торговой площадки, внешний вид изделия вполне узнаваем.

По звуку – в целом и общем он лучше, чем у многих транзисторных усилителей 🙂 Из очевидных недостатков – плоская и невыразительная, смазанная “сцена” на СЧ, довольно однообразный тональный баланс и фатально сглаженная, полусонная “динамика” – звук мне показался слишком “медленный” даже для женского джаза 🙂 Мой опыт говорит от том, что лампа 300В может (и должна) звучать гораздо интереснее.

Что-же – заглянем внутрь –

Схема конструкции –

Итак – усилитель – двухкаскадный, первый каскад на пентоде 6Ж52П в триодном включении, с резистивной анодной нагрузкой и катодным автосмещением. Напряжение смещения первого каскада = 1.2V, это значит, что максимальное входное напряжение ограничено на уровне ~ 1.2*0.7 = 0.84V RMS, при большем входном напряжении каскад начнет работать с сеточным током, что приведет к росту уровня искажений. Расчетный коэффициент усиления каскада ~ 65, что при входном напряжении 0.84V RMS позволит получить на выходе 0.84*65 = 54.6V RMS (~ 75V Peak), что в общем-то вполне достаточно для “раскачки” такой выходной лампы, как 300В. Измеренный коэффициент усиления реального каскада составил =68, максимальное выходное напряжение (без лампы второго каскада) = 74V RMS, что даже несколько лучше расчетных значений.
Второй каскад – на прямонакальном триоде 300В, с трансформаторной нагрузкой и фиксированным регулируемым смещением, что позволяет устанавливать и подстраивать ток рабочей точки каскада в желаемых пределах. Связь между каскадами – емкостная, номинал межкаскадного конденсатора = 0.33uF (конденсатор “бутерброд”, то есть составлен из двух конденсаторов разного типа). Номинал резистора утечки сетки лампы 300В выбран = 470кОм, что необычно много для каскада с фиксированным регулируемым смещением. На мой взгляд, такой номинал потенциально может привести к “саморазогреву” лампы на пиках сигнала при длительной эксплуатации усилителя и (или) при “старении” лампы выходного каскада. Номинал резистора утечки сетки можно было бы уменьшить, но для сохранения полосы и минимального фазового сдвига в области НЧ одновременно требуется увеличить номинал межкаскадного конденсатора – что, по всей видимости было сделать затруднительно по тем или иным причинам. Отрицательное напряжение смещение на сетке лампы 300В регулируется в пределах -62…-85V, что позволяет установить ток покоя каскада в дипазоне примерно от 30 до 80mA. При анодном напряжении = +350…+360V это хороший, “безопасный” режим работы 300В. Срок службы при работе лампы в таком режиме будет долгим, но, конечно выходная мощность каскада при этом будет меньше “ожидаемой”.
Выходной трансформатор усилителя имеет сопротивление первичной обмотки постоянному току= 270 Ом, сопротивление постоянному току вторичной обмотки ~ 0.9 Ом, что несколько больше ожидаемого. Для 300В было бы оптимально, чтобы сопротивление первичной обмотки выходного трансформатора не превышало бы 200 Ом, а вторичной обмотки ~ 0.5 Ом, это позволило бы получить лучший КПД каскада (выходная мощность была бы выше) и меньшее выходное сопротивление. Коэффициент трансформации выходного трансформатора = ~ 31, что при подключении на вторичную обмотку нагрузки сопротивлением 5 Ом дает расчетное значение Ra ~ 4.8 кОм. С учетом сопротивления первичной обмотки постоянному току можно считать Ra = ~ 5 кОм. Измеренное выходное сопротивление каскада при этом составляет ~ 2.4 Ом, максимальная выходная мощность ~ 4W. Совершенно очевидно, что сопротивление постоянному току обмоток выходного трансформатора слишком велико.
Блок питания усилителя – трансформаторный, с выпрямителем анодного напряжения на кенотронах. Накальные цепи первого каскада питаются напряжением переменного тока, накальные цепи выходного каскада – выпрямленным напряжением постоянного тока. Помимо этого, у трансформатора есть дополнительные обмотки для питания выпрямителя напряжения смещения и выпрямителя для питания модулей дистанционного управления громкостью и модуля стрелочных индикаторов уровня. Все эти выпрямители выполнены по простой мостовой схеме с одним фильтрующим конденсатором, без дополнительных балластных/фильтрующих RC цепочек. Выпрямитель анодного напряжения выполнен по схеме с конденсатором на входе и LC фильтром. Напряжение питания первого каскада дополнительно фильтруется RC фильтром. Я не могу назвать вариант размещения всех служебных обмоток на одном трансформаторе – разумным. Для уменьшения взаимовлияния и взаимопроникновения помех от пиков зарядных токов мостовых выпрямителей было бы правильным разместить часть обмоток (например для питания накалов выходных ламп) на отдельном трансформаторе и применить дополнительные балластные/фильтрующие RC цепи хотя бы в выпрямителе источника питания накала ламп выходного каскада. На мой взгляд, величина помех и их проникновение между каналами были бы существенно (на 15…20dB) меньше при питании накалов ламп выходного каскада стабилизированным напряжением постоянного тока. Или, как самый простой, но хороший по “звуку” вариант – переменным напряжением с “центровкой” накала низкоомными подстроечными резисторами для минимизации помех. Ну и конечно – выбор конструктива силового трансформатора на броневом сердечнике ТС-250 – без экранирующих обмоток, без пропитки – как-то плохо сочетается со стремлением получить хороший звук. И таки да – расположение силового трансформатора на правом крае шасси и фильтрующих дросселей под ним, рядом с выходным трансформатором правого канала – совершенно не оптимально как в плане уменьшения уровня наводок и помех, так и в плане оптимального, симметричного монтажа стереоусилителя. И кстати – насчет примененных комплектующих – ну никак они не соответствуют “статусу” лампы 300В.

В ходе обсуждения с заказчиком было принято решение о некоторой доработке с сохранением всех функциональных особенностей и внешнего вида, но с полным пересмотром внутреннего содержимого. Усилитель на 300В должен звучать как полагается 🙂

Что сделано в ходе доработки:

В рамках возможностей корпуса 🙂 пересмотрена концепция монтажа – трассировка общего сделана шиной, изменено расположение фильтрующих конденсаторов и резисторов нагрузки первого каскада, фильтрующие емкости в питании первого каскада были разделены на две части – первая емкость рядом с дросселями фильтра, вторая – непосредственно рядом с каскадом. Убраны многочисленные монтажные планки, таким образом число переходных соединений значительно уменьшилось.
Заменены почти все сигнальные и вспомогательные проводники (за исключением цепей накала), проводники в цепях накала были свиты более плотно. Заменены проводники, подключающие в схему первичную и вторичную обмотки выходных трансформаторов. Накальные обмотки трансформатора питания для ламп драйверного каскада “отцентрованы” резисторами, средняя точка заземлена. Это существенно снизило уровень наводок и помех в накальных цепях.
Заменены все резисторы в фильтрующих и сигнальных цепях. Я применил Panasonic и Vishay Dale (NOS). Резисторы во вспомогательных цепях (индикация, комутация реле, ДУ) остались те же.
Заменены почти все конденсаторы в фильтре цепей питания, остался только первый конденсатор CLC фильтра выпрямителя и конденсаторы в фильтре в источника напряжения смещения. Я применил Panasonic и Jensen.
Межкаскадные полипропиленовые конденсаторы были заменены на “фольга+бумага+масло”, я применил “наши” К-40У9 (NOS) военной приемки.
Крепеж элементов был выполнен при помощи высокачественных клеевых площадок и хомутов, термоклей был полностью убран.
Схема была немного доработана – пересчитан и скорректирован режим работы первого каскада, пересчитаны входные цепи выходного каскада. Для улучшения термостабильности режима в выходной каскад добавлена цепь автоматического смещения. Доработаны цепи регулировки смещения – теперь регулировка происходит более плавно и в более широком диапазоне.

В результате – усилитель “запел” 🙂 Тембры стали естественно-привычные, звучание приобрело насыщенность, динамику и объем. Теперь уже слышно, что это усилитель на 300В. На мой взгляд – это максимально-минимальная 🙂 доработка конструкции – без замены ламп и трансформаторов, без доработки шасси.

Схема конструкции после доработки –

Собственно, новая схема не очень сильно отличается от старой. 🙂 Напряжения в скобках /+332V (например)/ – это напряжения под нагрузкой, то есть с установленными лампами выходного каскада и с током покоя = 80 mA на канал. Напряжения под нагрузкой зависят от типа и характеристик примененного кенотрона и могут отличаться от указанных на 20…30 Вольт.
Усилитель по-прежнему двухкаскадный, первый каскад на пентоде 6Ж52П в триодном включении, с резистивной анодной нагрузкой и катодным автосмещением. Я немного увеличил напряжение смещения первого каскада до +1.7… /+2.0V/, это значит, что максимальное входное напряжение увеличено до уровня ~ 1.7*0.7 = 1.2V RMS. Я так же увеличил сопротивление анодной нагрузки (до 11 кОм) и напряжение на аноде, теперь оно = +174…/+219V/. Это значит, что запас по максимальному выходному напряжению первого каскада стал больше, а линейность – лучше. Коэффициент усиления каскада ~ 67, что при входном напряжении 1.2V RMS позволяет получить на выходе 1.2*67 = 80V RMS (~ 113V Peak), что с большим запасом достаточно для “раскачки” выходной лампы 300В.
Второй каскад – на прямонакальном триоде 300В, с трансформаторной нагрузкой и с автоматическим регулируемым (комбинированным) смещением, что позволяет устанавливать и подстраивать ток рабочей точки каскада в желаемых пределах, сохраняя при этом стабильность рабочей точки лампы при возникновении сеточных токов при саморазогреве и (или) перегрузке. Номинал резистора автосмещения = 100 Ом, он же используется как “контрольный” резистор, по падению напряжения на нем можно проконтролировать и установить ток покоя лампы выходного каскада. Контрольное напряжение в 1V соответствует 10 mA тока покоя, то есть при токе покоя = 80 mA напряжение на этом резисторе будет = +8V. Контрольные напряжения для каждого канала выведены на клеммы на задней панели усилителя.Связь между каскадами – емкостная, я применил конденсатор K40-У9 (фольга + бумага + масло). Номинал резистора утечки сетки лампы 300В был уменьшен до вполне безопасного значения = 330 кОм. Отрицательное напряжение смещение на сетке лампы 300В регулируется в пределах примерно от -40 до -80V, что позволяет установить ток покоя каскада в диапазоне примерно от 20 до 100 mA, рекомендовванный ток покоя = 75…80 mA При анодном напряжении = +340…+360V это по-прежнему хороший, “безопасный” режим работы 300В.
В блоке питания усилителя я заменил NoName конденсаторы фильтра питания на Panasonic и Jensen, организовал и присоединил на общий “среднюю точку” напряжение питания накала ламп первого каскада. Это улучшило тембральный баланс и дало ощущение “динамики”, “подвижности” звука и уменьшило уровень проникновения помех из цепей накала.

Несколько фото –