Очередные грабли. Продукт неизвестного происхождения.

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

Иногда они возвращаются. Часть 4. Еще раз о 300В

За годы протекания “ламповой болезни” в процессе изготовления и отладки усилителей, мне удалось послушать несколько вариантов 300В, в том числе и WE выпуска 56 года. Причем схемотехнически усилитель был практически один и тот же и режимы подстраивались “один в один” (360V 80mA). К сожалению, это не было одним непрерывным прослушиванием, различные лампы периодически приносились и уносились, оставляя в памяти субъективное впечатление. Фундаментальная проблема в сравнительной интерпретации результатов субъективных впечатлений различных испытателей состоит как минимум в неоднозначной трактовке терминов “ламповый звук”, “неокрашенный звук” и избирательной слуховой памяти. Так, например если я слышу резкий и сухой звук и предполагаю высокий уровень 3-й гармоники, то другой эксперт может сказать что это всего лишь черезмерно выделенный тональный баланс в области “верхней середины” 🙂

Итак, из всех слышаных мной 300В самое плохое впечатление оставили JJ – звук сухой, резкий, высокие – “песочные”. Звук можно назвать в целом “тонально неровным”, а резкость ВЧ попытаться скомпенсировать кабелями.

Далее – Саратовки – очень хорошие лампы – чистый, ровный, объемный звук с немного жестким верхом. Аналогично, звучание на ВЧ можно исправить межблочниками и акустическими кабелями из хорошей меди.

Valve Art – звук – насыщенный, тонально неравномерен с явным акцентом в области НЧ. Высокие – вполне натуральные, исправлять ничего не надо. Объемность звука – средняя, примерно такая же, как у Саратовок.

Psvane 300B Mark II – очень насыщенный, равномерный звук. Высокие – мягкие и объемные. Возникает ощущение “динамики”, движения  и течения музыки. Музыка “льется”. Явно проявляется эмоциональная составляющая произведения, с первых аккордов звук привлекает внимание и заставляет слушать и думать. Одни из моих любимых 300B.

Sophia Electric 300B Mesh Plate – в целом похожи на Psvane за исключением некоторой “зажатости” звука. Впрочем, звук довольно мелодичный и “текучий”, на мой взгляд – “динамика” несколько занижена, даже относительно Светланок.

KR Audio 300B Baloon Type – пугающе ровная лампа. Тональный баланс (по сравнению, например с Psvane) – очень нейтральный, настолько, что сначала даже может показаться скучным и “эмоционально- сдержанным”. Но основная особенность, которая сразу “бросается в уши” – это сцена, объемная и одновременно структурная. Динамика звука – на уровне Psvane. Отличная лампа, которая пожалуй позволяет делать выводы о музыкальных произведениях “без прикрас”. Звук, исполнение – как на ладони. Слышно все, в том числе и недостатки драйверной лампы 🙂

WE 300B – еще более ровная тонально, чем KR Audio. Ньюансировки не просто тонкие, а микротонкие. Звук очень нейтральный, чистый текучий и одновременно динамичный. Динамика выше, чем у KR – и, на мой взгляд – это самое основное отличие между ними. Лампа мне очень нравится, но — не могу сказать, что звук, который она дает “мой” на 100%. И, естественно все, на чем в усилителе сэкономил – начинает “проявляться на слух”. Тот самый случай, когда конструкцию можно улучшать до бесконечности, пока не закончатся средства.

В итоге вполне однозначно выяснилась закономерность – чем ближе 300В к “оригиналу” тем звук более объемней, структрурированней и при этом нейтральней тембрально. То есть – если драйверный каскад не вносит “окраса” в тембры, то звук однотакта на 300В получается совершенно далек от того, что обычно называют “теплым ламповым звуком”. Он объемен, структрурирован и выразителен ровно настолько, насколько это присутствует в записи и “подается” так, как подает звук источник.

В этом – основное отличие однотактного выходного каскада на “хорошей” 300В от 6550/KT88, KT100, 807, 6CB5A  и им подобных ламп.

То есть получается, что звук “хорошей” 300B – наиболее близок к реальному звуку источника. А далее получется, что если этот вывод верен, то для проявления “истинного голоса лампы” схемотехника усилителя на 300В должна строится так, чтобы примененные решения сохраняли нейтральность звучания, не внося в схему элемента “случайности”. То есть – кенотрон как выпрямитель применять нежелательно, анодное напряжение нужно стабилизировать, режим работы выходного каскада устанавливать посредством фиксированного смещения и т.п.
Но – это только если “вывод верен”. Представленная ниже схема основана на этом предположении 🙂

300bse_sch_001

Блок Питания:

300bse_sch_002

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.

Вполне возможен и другой подход – составить схему таким образом, чтобы на звук усилителя существенное влияние оказывали вспомогательные элементы, подобранные на слух по вкусу автора. Применить кенотрон, автоматическое смещение, “винтажные” конденсаторы и т.п. Такой подход очень интересен и вполне допустим, но звук такой конструкции будет исключительно авторским и, в общем-то не очень-то соответствующим истинному “звуку” той или иной выходной лампы. Вот хороший вариант:

300bse_sch_003

В принципе при грамотном подходе ничто не мешает скомбинировать эту и предыдущую схемы в нужной пропорции.

На этом тему 300В считаю для себя раскрытой полностью 🙂

 Сентябрь 2016г.                                                               г.Владивосток

Иногда они возвращаются. Часть 3. Однотактник на 6V6G

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.

6v6se_sch_001

  2. “Современный” вариант

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

6v6se_sch_003

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

 

Woo Audio WA-22. Однозначно – только Upgrade.

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 —WA_22_Schematics

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 –WA_22_45_Schematics

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 –WA_22_45_PS

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.

Иногда они возвращаются. Часть1. Еще раз про однотактный усилитель на KT88.

Схема этого усилителя была составлена по настойчивым просьбам начинающих любителей ламповой техники, которые хотели бы собрать очень качественный, но простой в сборке и наладке, универсальный, надежный и недорогой в эксплуатации однотактный усилитель, желательно на серийно выпускаемых и реально доступных к покупке качественных компонентах.

За основу я взял опубликованный ранее усилитель на 6922 и КТ88. Схема была модифицирована, применен драйвер с большим коэффициентом усиления, а выходной каскад выполнен по схеме с автоматическим смещением.

KT88_Amp_001

Входной каскад – SRPP на лампе 6SL7, выбран режим с довольно большим (для этой лампы) рабочим током = 2 mA. Максимальный размах выходного напряжения каскада на нагрузке 220К (R6) составляет ~ 150V Peak-to-Peak, коэффициент усиления ~ 45, выходное сопротивление 12К, что позволяет вполне уверенно “раскачать” динамическую входную емкость лампы KT88 в триодном включении. Расчетная полоса пропускания усилителя на “большом” сигнале  (без учета параметров выходного трансформатора) составляет не менее 60 кГц.

Выходной каскад – с автосмещением, режим работы лампы KT88 выбран близким к максимальному – ток покоя около 100 mA, рассеиваемая на аноде мощность примерно 38W. Ток покоя задается номиналом R9, на схеме указано минимальное значение = 330 Ом. Некоторые экземпляры “новодельных” KT88 плохо переносят режимы работы, близкие к максимальным – в этом случае номинал R9 следует увеличить до 400…430 Ом. R9 должен быть мощностью не менее 12W, можно применить несколько параллельно соединенных резисторов меньшей мощности.  Расчетное выходное сопротивление усилителя для нагрузки 8 Ом при выбранном режиме работы составляет ~ 1.6 Ом.

KT88_PS_001

Блок питания собран по традиционной для моих конструкций схеме. Выпрямитель – двухполупериодный, со средней точкой. В качестве выпрямительных применены высоковольтные полупроводниковые диоды серии FR107. плавное нарастание анодного напряжения и его фильтрация осуществляется фильтром на полевом транзисторе T1. Конструктивно он закреплен на шасси через изолирующую прокладку, это обеспечивает  необходимый теплоотвод. Делитель R4R5C5 поднимает” потенциал накальной обмотки над “общим” примерно на 60…70V. Для SRPP каскада подъем потенциала накала необходим, так как напряжение между катодом и накалом для верхнего триода превышает допустимое справочное значение (100V).  Емкость конденсатора С3 блока питания может быть безопасно увеличена до 1000…1500uF, это улучшит энерговооруженность блока питания и обеспечит более “основательную” проработку НЧ диапазона. Черезмерно увеличивать емкость С3  (>1500uF) не следует.

О компонентах – Трансформаторы Hammond 372JX (силовой) и 1628SEA (выходной). Усилитель стоит того, чтобы оформить его в виде моноблоков, силовых трансформаторов в этом случае понадобится два. 🙂  Резисторы – R9 – Mills, Vishay-Dale  мощностью не менее 12W, остальные резисторы Vishay-Dale, Kiwame, Panasonic- мощностью 1…2W. Регулятор R10 – TKD или, в крайнем случае – ALPS. Можно (и желательно) применить ступенчатый регулятор  на дискретных резисторах – DACT, GoldPoint и т.п. В случае оформления усилителя в виде моноблоков регуляторов понадобится два. Конденсаторы – электролитические – Panasonic, CDE, Nippon Chemicon. Конденсаторы С1 и С3 – Panasonic серии  FC, FM. Межкаскадный конденсатор С2 – Jensen Copper Foil Paper in Oil или, в крайнем случае K40-У9, его емкость может быть от 0.33 до 1 мкФ, рабочее напряжение – 630V. Применение межкаскадных конденсаторов с тефлоновым диэлектриком в этой схеме нежелательно. Разъемы – CMC (входные – 816, выходные – 858), применение более “экономичных” разъемов в этой схеме нежелательно. По лампам – я рекомендую NOS 6SL7 американского производства -Sylvania, Westinghouse, Radiotron – это то, что нужно. В крайнем случае можно применить наши 6Н9С или старые китайские 6N9P с металлической “юбкой”. Выходные лампы – лучший вариант – NOS Mullard, очень хороший – PSvane KT88 Mark II, Valve Art. Не рекомендую к применению KT88 от JJ и от Sovtek.

Этот усилитель  стоит того, чтобы собрать его “как полагается”, потратив определенную сумму на качественные комплектующие. По звуку эта простая конструкция – многократно надежнее, лучше, основательнее и солиднее популярных новодельных клонов известной схемы на 6SN7+300В.

Уверен, что этот усилитель задержится в вашей системе очень надолго.

Август 2015г.                                                                                г.Владивосток

P.S. Для интересующихся подробностями – результаты моделирования схемы усилителя в программах TubeCAD и SEAmpCAD KT88_2  6SL7_SRPP

P.S.S. Конструкция оказалась настолько востребованной, что мне пришлось дополнительно разработать еще один вариант усилителя –  с другим драйверным каскадом и ультралинейным включением лампы выходного каскада.

Вот схема:6N24P_KT88_001

Ультралинейное включение KT88 позволило получить выходную мощность около 8W на канал, а введение небольшой ООС понизило выходное сопротивление усилителя до 1.2 Ом (без ООС выходное сопротивление =~ 2 Ом), при этом полоса полной выходной мощности по уровню -1dB составляет 14Гц….19 кГц с неравномерностью не более 0.5 dB. Один из немногих случаев, когда ООС – в “тему”. 🙂  Этот вариант усилителя эксплуатируется в комплекте с большой “полочной” двухполосной акустикой “Odin” на динамиках Seas Excel в оформлении ФИ, с CD проигрываетелем в качестве источника звука и с трансформаторным пассивным регулятором-коммутатором Django.  Звучание системы – очень объемное и тонально насыщенное, эмоциональное, счастливый владелец охарактеризовал его как “зрелое”.  🙂

Сентябрь-Октябрь 2015г.                                                                         г.Владивосток

P.S.S.S.  Насчет монтажа. Отладку схемы я проводил на одном из “тестовых” шасси. По случаю решил наглядно показать преимущества и недостатки двух популярных способов монтажа. Вот макет однотактного усилителя, собранного по топологии “как-бы звезда” (2005 год)-

Amp_2005

Вот макет немного модифицированного варианта той же схемы, собранный по топологии “общая шина” (2015 год)

Amp_2015

🙂

Ноябрь 2015г.                                                                                г.Владивосток

“Ультралинейное” включение. Патент и реальность.

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.

ultra_pa1 ultra_pa2 ultra_pa3

(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.

Пара комплектов моноблоков, или 2×2=4

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 –

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.

 

SE Моноблоки: C3g + 300В + Hashimoto

Это одна из самых интересных моих конструкций, собранная для известного форумчанина SharapOFF @ doctorhead.ru.

История началась с того, что в “закромах” у SharapOFF неожиданно обнаружилась пара выходных SE трансформаторов Hashimoto H20-3.5U, а у меня по случаю нашлось несколько готовых модулей блоков питания, стабилизаторов накала и активного регулирования напряжения смещения. И так уж вдруг все совпало, что в это же самое время процессе текущих модификаций обнаружились две пары замечательных 300B – одна от Jadis, и вторая – от Sophia Electrics, модель Mesh Plate.

Это точно был знак 🙂  Было решено таки покориться судьбе и сделать два моноблока – усилителя мощности на лампах C3g (драйверная) и 300В (выходная), с трансформаторной связью каскадов, активным управлением смещением выходных ламп и стабилизированным накалом. Подробнее об интегральных модулях выпрямителя и фильтра блока питания, стабилизаторах накала и регулируемого смещения можно почитать на сайте diyhifisupply.

Дополнительно были приобретены межкаскадные трансформаторы Hashimoto A-105 и трансформаторы питания Hashimoto PT-220R.

Схема усилителя очевидна. 🙂  Режимы – входной драйверный каскад – C3g в триодном включении, на аноде +210V, смещение = -3V, ток покоя = 13mA. Коэффициент усиления = 52.

Выходной каскад – 300B – на аноде +400V, ток покоя = 80mA, смещение в режиме покоя = -88V. Монтаж выполнен серебряно-золотой моножилой в тефлоновой изоляции. В блоке питания применены только высококачественные пленочные и маслонаполненные конденсаторы.

Основные технические характеристики усилителя следующие.

  • Два моноблока, Однотактный усилитель, с трансформаторной связью, схема выполнена без применения общей ООС.
  • Номинальное входное напряжение = 1.5V RMS
  • Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом = 8 Вт на канал
  • Полоса воспроизводимых частот по уровню – 3dB (по напряжению) от уровня выходного сигнала частотой 1000Hz на номинальной выходной мощности, не хуже 22 Hz…..38 kHz, c неравномерностью не хуже 1dB
  • Суммарный коэффициент гармоник при выходной мощности -3 dB (по мощности) от номинальной  = <2%

Ноябрь 2012 г.                                                                                г. Владивосток

Внутренний мир самурая Yamаmoto

Несколько недель назад попал мне на “медосмотр” один замечательный человек…..- то есть, усилитель для наушников от известного и очень уважаемого мной японского мастера Yamаmoto.

Это был Yamаmoto HA-03. 

Конструкция представляет собой пентодный однокаскадный усилитель на лампе Siemens C3m, с трансформаторной нагрузкой. Выходной трансформатор имеет приведенное сопротивление 15 кОм, и отводы на вторичной обмотке 8 Ом и 50 Ом. Схема усилителя –Yamаmoto_HA_03_002

Как видно, конструкция вовсе не “в стиле ретро” а вполне даже продвинутая 🙂 Смещение организовано на стабилитроне, включенном цепь катода. Накал питается напряжением переменного тока. Режимы каскада – напряжение на аноде = +220 Вольт, напряжение на второй сетке + 212 Вольт, напряжение смещения (на катоде) = +7.6 Вольт.  Выпрямитель индивидуальный для каждого канала, в каждом канале отдельный выпрямитель для анодного напряжения и напряжения второй сетки. Фильтрация анодного напряжения организована через CRC фильтр 100мкФ-7.5кОм-100 мкФ, фильтрация напряжения на второй сетке организована при помощи стабилитронов, в качестве элемента, задающего их рабочий ток, применен интегральный источник тока IXYS.

Основные характеристики (реально измеренные):

  • Полоса воспроизводимых частот на полной мощности (Кг=5%)  на нагрузке 8 Ом = 20Гц…27 кГц, спад на краях диапазона составляет -3dB.
  • Максимальное выходное напряжение (Кг=5%) на нагрузке 6 Ом составпяет 1.3V RMS, соответственно выходная мощность =  0.28 Вт, на нагрузке 8 Ом будет несколько больше (примерно 0.6 Вт),
  • Выходное сопротивление = 520 Ом (!!!) Пентод все-таки. 🙂

Усилитель звучит легко и ясно, очень детально.  Немного фонит (входные
сигнальные проводники не экранированы). Заметен легкий микрофонный эффект. Звучание очень живое, увлекательное. Эта выдающаяся конструкция  безусловно, обладает своим характером и яркой, запоминающейся индивидуальностью. Без всякого сомнения – “Must Have” – для всякого увлеченного наушниками аудиофила.

 

Март 2013 г.                                                                                     г. Владивосток

Вариации Zen

За последнюю пару лет было собрано несколько модификаций усилителя Zen – Zen-V, Zen-LCD, Power Zen и даже Hybrid Zen 🙂 Я принял решение не посвящать отдельные статьи каждому из вариантов, а только коротко остановиться на их особенностях. Эти усилители можно разделить на две группы-

Первая, основой которой является усилитель Penultimate Zen от Nelson Pass и вторая – более или менее самостоятельная разработка – двухкаскадный усилитель без ООС, первым каскадом которого является усилитель напряжения (транзисторный или ламповый), а вторым – усилитель тока.

Основной усилитель из первой группы (Zen-V) был довольно подробно рассмотрен ранее. На сегодняшний день в схему внесено только одно изменение – убрана цепь подстройки тока покоя. Слабым местом этой схемы является сравнительно низкое входное сопротивление и узкая полоса в ВЧ области. От этих недостатков свободна схема Zen-LCD.  (Схема –Zen_LCD_002, Блок питания –Zen_LCD_003 )  За основу было взято аналогичное решение, предложенное Nelson Pass. Как видно, в усилитель добавлен входной каскад- повторитель и оба каскада охвачены петлей ООС по напряжению. Введение ООС позволило расширить полосу полной мощности в области ВЧ примерно до 100 кГц и снизило коэффициент гармоник примерно до 0.1%. Звучание усилителя приобрело “строгость и сдержанность”. Пожалуй можно сказать что духовно эта конструкция ближе к Конфуцианству, чем к Дзен-Буддизму 🙂 Эта версия является последней в первой группе.

Основа усилителя из второй группы- обычная схема “из учебника”.Zen_Power_002

Варианты этого усилителя отличаются только “архитектурой” первого каскада- “типовой” усилитель с резистивной нагрузкой (Схема –Zen_Power_004), каскодная схема (Схема- Zen_Power_005) или усилительный каскад на лампе, с трансформаторной или емкостной связью между каскадами (Схема с емкостной связью- Hybrid_Zen_001).

Каждая из “Вариаций Zen” имеет свой особый звук, лично мне больше нравится гибридная конструкция.

На фото – различные варианты оформления усилителей Zen.

Двухблочный Zen Hybrid (версия 2014 года):

Принципиальная схема, окончательный вариант может отличаться в несущественных деталях — Hybrid_Zen_PS_DR Hybrid_Zen_PS_OP

Одноблочный “мощный” (2x25W) Zen Hybrid (версия 08.2015) с выходным каскадом на биполярных транзисторах:

Теперь, по прошествии определенного времен – после сборки, настройки и прослушивания многочисленных “Вариаций Zen”  я, пожалуй, уже могу сделать предварительный вывод о характерных особенностях, достоинствах и недостатках звучания ламповых и транзисторных усилителей. Да, можно сделать универсальный транзисторный усилитель который звучит очень хорошо – пластично, музыкально и в тоже время ясно, динамично объемно и с черезвычайно высоким разрешением. Но – специализированный ламповый все равно звучит лучше :). Все-таки душа звука – в лампах. Хорошим “полукомпромиссным” решением является гибридный усилитель с архитектурой- усилитель напряжения + усилитель тока, без общей ООС. Ламповая и транзисторная “части” такого усилителя, по моему мнению, обязательно должны иметь раздельные источники питания.

Так же я должен заметить, что в последнее время из “Поднебесной” накатился  просто таки “девятый вал” весьма посредственных конструкций лаповых усилителей, фактически профанирующих идею и смысл лампового звука. Безусловно, любой из “транзисторников”  линейки Zen будет на две головы выше такого “лампового новодела”.

май 2012- май 2013 гг                                                                  г.Владивосток