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

Woo Audio WA5 – взгляд снаружи и изнутри

Пару недель тому назад многоуважаемый и широко известный на doctorhead.ru форумчанин SharapOFF предоставил мне на прослушку усилитель Woo Audio WA5 300B.
Выглядит он так (Фото с сайта Woo Audio) — wa5-wholewa5-frontwa5-back

Комплектация усилителя была топовой – кенотроны Mesh Plate от Sophia Electric, 6SN7 NOS brown plate от Sylvania, тефлоновые панельки с цанговыми контактами, межкаскадные конденсаторы V-Cap, конденсаторы в блоке питания – Jensen, шунтирующие конденсаторы – BlackGate. По “легенде” продавца, этот усилитель был приобретен по случаю, как выставочный экземпляр.
Естественно, ожидания были – весьма волнительными и полный предвкушений, я установил усилитель в свою систему, включил и…
Но сначала о системе.
В качестве CD проигрывателя – Njoe Troeb Reference, межблочники – витая пара из серебряной моножилы в тефлоне + коннекторы Eichmann, наушники – в ассортименте от Sennheiser HD800 и Audeze LCD-3 до Beyer Dymnamics DT150 c custom абушурами и кабелем, купленные по случаю у знакомого на “той самой” студии Abbey Road.
Диски – в широчайшем ассортименте, все оригинальные.
Итак, поставил я свою любимую запись “Времена Года”, одел наушники, и – постигло меня сначала удивление, а потом и горькое разочарование. Звук – зажатый, плоский и какой-то … не ламповый… Выключив систему, я начал было суетливо проверять коммутацию, питание, на всякий случай протер контакты разъемов чистящей жидкостью. Включил снова – нет, лучше не стало. Плоский, зажатый звук – сцена вытянута справа налево, тембры бедные, виолончели (а может быть и скрипки) – фанерные… Звук – лишен эмоций, сухой, скучный и однообразный. А где же знаменитое, открытое и широкое звучание 6SN7 и 300В ? Уж я то точно знаю, как должен звучать усилитель на этих лампах….
Может Woo неисправен ? Заглядываю внутрь —

Еще несколько картинок – внутренности блока питания –

Как видно, выпрямительные кенотроны включены параллельно, накальные напряжения подаются на блок усилителя от отдельного трансформатора. Накал драйверных ламп выпрямлен и стабилизирован (12 Вольт), для формирования напряжения накала выходных ламп в блок усилителя с двух раздельных обмоток подается переменное напряжение 6 Вольт. Мощность накального трансформатора = 30 Вт.
Схема задержки подачи анодного напряжения выполнена на полупроводниковом транзисторном ключе, схеме таймера и реле, фильтрация производится дросселем и отличными электролитическими конденсаторами Jensen емкостью 200 мкФ. Очевидно, что выпрямлению и фильтрации анодного напряжения уделено особое внимание. Необходимость задержки подачи анодного напряжения вызвана не только защитой выходных ламп от броска напряжения при включении усилителя, но и защитой кенотронов от броска тока, возникающего при зарядке фильтрующих емкостей.

Усилитель, Примерная схемаWoo_Sch_Before

Некоторая загадка (?) – это блок переключателя – коммутатора нагрузки, на который заведены все видимые выводы выходного трансформатора, проводники с катодов и анодов выходных ламп, разъемы для подключения телефонов, разъемы для подключения динамиков.
Выглядит он так —

Transformer_Commutation_01

Совершенно ясно, что часть контактов этого переключателя задействована только как вспомогательные монтажные планки. Поскольку на переключатель подается высокое напряжение, его планки покрыты черной каучуковой краской и залиты термоклеем.
При дальнейшем разбирательстве выяснилось, что если бы Woo был без выхода на высоковольтную изодинамику и акустику, то никакой особой необходимости в этом весьма некачественном переключателе не было бы.
Обратите внимание на включение фильтрующих конденсаторов. Фактически, в блоке усилителя оба выходных каскада “питаются” от NoName конденсатора емкостью 10 мкФ. Все красивые емкости Jensen желтого цвета обеспечивают фильтрацию питания исключительно двух каскадов драйвера. На мой взгляд, это существенное упущение, поскольку фактически получается, что по плюсу питания выходные каскады левого и правого каналов объединены и через один проводник и два разъема заведены на “удаленный” фильтрующий конденсатор, расположенный в блоке питания.

Особый интерес представляют выходные трансформаторы —

Впечатлительных аудиолюбителей прошу не пугаться – трансформаторы хоть и выглядят несколько брутально, но вполне качественны. Вторичная обмотка имеет три вывода – общий, для низкоомной нагрузки и акустических систем и для высокоомной нагрузки. Приведенное сопротивление первичной обмотки при нагрузке 8 Ом составляет 2.5 кОм.

Комментарии по схеме драйвера – она напоминает известный усилитель от Sun Audio, на мой взгляд – не лучшее решение для раскачки 300В. Первый каскад работает с небольшим напряжением на аноде (90…100V), анодная нагрузка выбрана сравнительно высокой (62 кОм) ток покоя небольшой (3..3.5 мА). Если взглянуть на ВАХ 6SN7- то это не самый линейный участок для выбора рабочей точки, в зависимости от разброса характеристик ламп спектральный состав и уровень искажений на выходе каскада будет сильно меняться, то есть звук (“tHe sOUNd” :)) будет очень сильно зависеть от замены ламп. Возможно, в этом есть некоторая “фишка”.

Я бы заменил резистор в аноде на 27…33 кОм, в катоде установил бы 470…510 Ом. Напряжение на аноде осталось бы прежним, а ток покоя вырос бы до 5…5.5 мА, рабочая точка переместилась в менее “чувствительную” и более линейную область.
Второй каскад – из-за непосредственной связи с первым каскадом катод лампы второго каскада поднят над общим примерно на 105…108 Вольт. Это напряжение фактически растрачено впустую, поскольку каскад работает с “полезным” напряжением питания, равным разности между напряжением на катоде и напряжением источника питания.
Естественно, это ограничивает возможности каскада по раскачке выходной лампы.
Если уж делать для 300В двухкаскадный драйвер на триодах с малым усилением, то схема Рейчерта, на мой взгляд, более предпочтительна, несмотря на наличие дополнительного межкаскадного конденсатора. Его негативные свойства компенсируются эффективным использованием источника питания и максимальными, для каскада с резистивной нагрузкой, возможностями раскачки выходной лампы.
Но лично я, если есть возможность заменить лампу драйвера, предпочитаю применить один каскад усиления вместо двух.

После вскрытия и осмотра содержимого, естественно, были сделаны некоторые измерения.
При снятых лампах – Напряжение источника питания = 380 Вольт, напряжение накала на 300В = 4.8 Вольт (выпрямленное), напряжение накала на драйверных лампах 12 Вольт (выпрямленное), по 6 Вольт на лампу, накалы соединены последовательно.
Эти данные заставили меня несколько задуматься. Выходные лампы включены с автосмещением, конденсаторы источника питания имеют номинальное напряжение не ниже 450 Вольт. Опять же, заявленные технические характеристики – выходная мощность 8 Вт на канал… Я ожидал на выходе блока питания без нагрузки высокое напряжение не менее 420…440 Вольт.
Устанавливаю выходные лампы, включаю. Напряжение на выходе блока питания = 340(!) Вольт, напряжение накала 300В = 4.3 (!) Вольт, напряжение смещения на катоде = 51 Вольт. Ток, потребляемый усилителем = 140 мA.
Измеряю напряжение сети – все в порядке, обычные 230 Вольт. Измеряю переменное напряжение накала, поступающее с блока питания – все в порядке, 6 Вольт, никакого проседания.
Устанавливаю другой комплект выходных ламп (мало ли что), измеряю напряжение – те же 4.3 Вольт. То есть проблема (или может быть это еще одна “фишка” ?) в выпрямителе накала, а именно в номинале балластных резисторов (0.22+0.22 Ом).

Inside_Before_06

Вынимаю кенотроны из панелек, измеряю напряжение на вторичке сетевого трансформатора. 696 (то есть 348+348) вольт без нагрузки. В принципе, с выпрямителем на высокоомных кенотронах (Ri~180 Ом) и CLC фильтром, напряжение на выходе такого блока питания при номинальной нагрузке должно быть примерно 340…350 Вольт. Все примерно соответствует. (Еще одна “фишка” ?)

После обнаружения таких “фишек” в конструкции я решил спокойно обдумать, что же с этим всем делать дальше. Самый экстремальный план – замену накального трансформатора и трансформатора питания – пока решил не рассматривать. Менее экстремальный вариант – заменить выходные лампы 300B на 2A3 сначала показался мне весьма привлекательным. Дело в том, что для выходного каскада на одноанодных 2A3-36 или 2А3-40 с автосмещением имеющееся напряжение питания – как раз самое “то, что нужно”. Если заменить диоды выпрямителя накала на Шоттки, то появляется достаточный запас для установки регулятора-стабилизатора напряжения накала. Это, кстати, существенно понизит уровень помех, что весьма полезно для усилителя для наушников – и регулировка “центровки” накала ламп выходного каскада в этом случае будет не нужна.
Весьма интересным показался вариант с переводом выходного каскада на фиксированное смещение, и в конструкции для себя я бы остановился именно на нем. В блоке питания вполне достаточно места для установки небольшого дополнительного трансформатора и выпрямителя напряжения смещения. Но – поскольку владелец этого усилителя не хотел бы периодически отвлекаться на подстройку и контроль тока выходных ламп, этот вариант в этой ситуации был признан не совсем подходящим. В ходе дальнейшего осмотра выяснилось, что  накальный трансформатор не имеет достаточного запаса по току, поэтому вариант с 2A3 без замены накального трансформатора не реализуем.

По коммутации- при вскрытии колпака выходного трансформатора выяснился интересный технологический момент. Один из выводов вторички (общий) с внешней стороны был соединен с корпусом через винтовую ламельку. И вообще, я заметил, что собственно “общей шины” или “звезды” в этой конструкции нет. Внутри корпуса там и сям в удобных местах прикручены ламельки, на которые припаяны проводники от различных точек схемы. Вероятно, ради надежности соединения все ламельки объединены неизолированным моножильным проводом. Такая топология разводки общего мне не понравилась.

В итоге, было принято решение пока оставить выходной каскад таким, как он есть. В дальнейшем – установить стабилизаторы напряжения накала и после этого уже определиться – стоит менять выходные лампы или нет. В любом случае, драйвер и коммутацию нужно было переделывать, чем я собственно и занялся.

Убираю ненужное –

Disassembled_01Phone_Socket_Hole_01

Более внимательно разобравшись с коммутатором нагрузки мне стало очевидно, что если установить дополнительное гнездо для высокомных телефонов, то ненадежный многослойный и шумный коммутатор легко заменяется одной переключающей группой — “Включить-выключить акустику”. Под рукой оказался движковый переключатель на три положения, и на первое время я установил его. В ходе переноса и перекоммутации переключателя из усилителя было извлечено примерно 10 метров “лишнего” провода.

Драйвер я решил применить однокаскадный, с учетом режима работы выходного каскада требуемый коэффициент усиления должен быть около 40. Такое усиление легко обеспечивает пентодный усилительный каскад или, например, триодный на лампе с большим коэффициентом усиления. Исходя из имеющихся в наличии ламп и учитывая то, что отверстия под октальные панельки в корпусе уже имелись, я рассматривал два варианта – 6AS7 (6Ж4) или С3g в триодном включении. Пентодный драйвер в данном случае мне показался не совсем уместным. Не поясняя причин, скажу лишь, что если бы этот усилитель был для акустики, а не для телефонов – я бы применил пентодный драйвер.
Переделка заняла всего несколько часов. Конденсаторы в питании были перекоммутированы таким образом, что 100+100 мкФ фильтруют выходные каскады обоих каналов, а на входные каскады питание подается через индивидуальные фильтрующие RC цепочки 1.6 кОм + 100 мкФ.

C3g_and_Socket_01C3g_Installed_01Inside_After_03

Схема усилителя после переделки-

Woo_Sch_After

Напряжение на катоде С3g = 2.8 Вольт, на аноде = 180 Вольт, коэффициент усиления = 35, максимальный размах выходного напряжения ~70 Вольт RMS, коэффициент гармоник при этом составляет не более 3%. Режимы выбраны с некоторым “запасом”, поскольку я все-таки надеюсь несколько увеличить напряжение на выходе блока питания. Чуть позже я попробую установить кенотроны с меньшим внутренним сопротивлением. В этом случае, даже если после приведения накала в “норму” анодное напряжение просядет несколько меньше (при увеличении накала до номинального значения 5 Вольт ток покоя выходного каскада возрастет).

Так выглядит комплект изнутри и снаружи после переделки —

Inside_After_02Inside_After_04Amplifier_and_Power_Supply

 

Февраль-Март 2013 год                                                                     г.Владивосток

Добавлено 16.04.2013

Завершил начатое. На фото ниже – подробности окончательной модификации.

Помимо того, что было сделано раньше – установил два накальных трансформатора вместо одного. Накалы выходных ламп каждого канала теперь питаются от отдельных трансформаторов. Изменил выпрямитель накала – вместо диодного мостика установил выпрямители на быстрых диодах Шоттки + фильтр стабилизатор на микросхеме LT1084.  Конденсаторы фильтра – Elna Tonerex + Panasonic.  С выравниванием напряжения накала (теперь оно точно 5 Вольт) более- менее выровнялся тока покоя выходного каскада – теперь он 75 mA на канал. Заменил кенотроны Sophia Mesh Plate на NOS RCA 5U4 – выпрямленное напряжение значительно выросло, теперь оно = 375 Вольт.
Регулятор Alps заменил на дискретный, на меднооксидных резисторах. Уровень фона на выходе достоверно измерить не удалось (менее 0.2 mV). Даже в высокочувствительных низкоомных наушниках фона не слышно в принципе. Разрешение существенно улучшилось, местами я бы сказал — даже пугающе улучшилось. На мой взгляд, получился отличнейший усилитель. Я доволен проделанной работой.

 

Woo_Power_Supply_New_02Woo_Power_Supply_New_01Woo_Ampr_Filament_New_02Woo_Ampr_Filament_New_01

Апрель 2013 год                                                                               г.Владивосток

Однотактный усилитель на лампах 6AC7 и 6CB5A

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

Схема усилителя. Amp_6AC7_6CB5A_001

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

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

. 6CB5A_RCA_GE_TS

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

6П20С_RCA_6CB5A_1

Схема блока питания. Amp_6AC7_6CB5A_bp_001

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

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

Февраль 2009 год                                                                              г.Владивосток

 P.S. Источник тока на биполярных транзисторах

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

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

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

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

6CB5_Amp_026CB5_Amp_01

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

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

Февраль                                                                                                           2016г.

Light Voice – ЦАП и усилитель для наушников – Система выходного дня

Как-то так получилось, что от различных проектов у меня осталось пара немного побитых алюминиевых корпусов. Домашняя акустика с марта на очередной доработке, проверяется новый, улучшенный 🙂 вариант. Но музыку-то слушать надо. И вот, на майских праздниках сваял такой “прикроватно-тумбочный” комплект.
Два блока. Первый — усилитель для наушников, по схеме аналогичной “комбайну для HD-800”, лампы 6080 RCA и 6Н8С МЭЛЗ 1956 года. Второй — ЦАП (AK4393), выход – пассивный, на трансформаторах Western Electric + USB конвертор на чипе Tenor. Конвертор и ЦАП могут работать как вместе, так и раздельно. Максимальный поддерживаемый формат входных данных 24/96. Получилось весьма интересно, слушаю и радуюсь. Назвал систему — Victors Light Voice

Схема и описание усилителя.

Схема усилителя – Light_Voice_2012

Усилитель двухкаскадный, первый каскад – усилитель напряжения на половинке двойного триода 6SN7 (6Н8С). его коэффициент усиления  =14. Режим работы выбран на линейном участке ВАХ,  поэтому характеристики каскада устойчивы к колебаниям напряжения источника питания. Напряжение анод-катод выбрано = 100…102V, ток покоя = 5…5.2 mA. Режим устанавливается подбором номинала катодного резистора. В данном варианте схемы «голова управляет хвостом», то есть  режим работы выходного каскада определяется режимом работы входного.

Выходной каскад – катодный повторитель на половинке мощного двойного триода 6AS7 (6080), коэффициент передачи = 0.5, выходное сопротивление примерно 100 Ом, максимальное выходное напряжение на нагрузке 300 Ом составляет 3.5V RMS. Как и у первого каскада режим работы выбран на линейном участке  ВАХ, что обеспечивает устойчивость характеристик. Напряжение анод катод выбрано = 90V, ток покоя = 70 mA. Мощность, рассеиваемая на половинке 6AS7 в этом случае составляет 6.3Вт, что значительно меньше предельно допустимой (12 Вт)

Усилитель не критичен к напряжению источника питания и сохраняет работоспособность в диапазоне питающих напряжений 200…250V.

Несколько слов о выборе номинала резистора R8. В этой схеме он может быть в диапазоне 1.7…2.5 кОм, от его номинала зависит уровень искажений и максимальный размах выходного напряжения. Для сопротивления нагрузки 300 Ом оптимальное значение R8 = 2.2 кОм. В качестве R8 желательно применить резистор в металлическом корпусе (Vishay, Mills) с допустимой мощностью рассеяния не менее 25 Вт. В процессе работы усилителя на этом резисторе выделяется примерно 12 Вт тепла, поэтому следует позаботиться о свободном монтаже и о циркуляции воздуха в корпусе усилителя.

Выходные конденсаторы С5, С6 следует применить максимально возможного-доступного качества. Хороший выбор – Hovland + Panasonic. Изменяя номинал С5, в некоторой степени можно регулировать тональный баланс звучания усилителя. Резисторы R3, R5 обеспечивают устойчивую работу усилителя на ВЧ на пиках сигнала.

Наладка усилителя сводится к установке на аноде 6SN7 напряжения  100…105V. этого добиваются подбором резистора R7, обычно его номинал находится в пределах 410…500 Ом.   При установке заданного режима работы первого каскада режим работы выходного каскада устанавливается автоматически.

Блок питания усилителя  каких либо особенностей не имеет. Выпрямитель – двухполупериодный со средней точкой, пульсации выпрямленного напряжения фильтруется электронным фильтром на MOSFET транзисторе. Трансформатор TR1 должен обеспечить напряжение на вторичной обмотке 180+180V RMS при токе нагрузки не менее 200 mA, я применил Hammond 363CX. Накальный трансформатор должен быть рассчитан на ток нагрузки не менее 4A, я применил китайский накальный трансформатор, намотанный на сердечнике R-Core. Хороший вариант накального трансформатора для этой схемы-  Нammond 185C12  Диоды – обычные, серии FR, на обратное напряжение не менее 600V. Схема фильтра обеспечивает  плавное нарастание анодного напряжения при включении усилителя. Подбором резистора R12 в небольших пределах можно регулировать напряжение на выходе фильтра. Транзистор VT1   нужно установить на радиатор, как вариант – можно закрепить его через изолирующую прокладку на металлическое шасси усилителя. Конденсатор С9 должен быть очень качественным, с минимальным током утечки.

Накал ламп питается напряжением переменного тока, для снижения уровня проникновения помех по цепям накала потенциал накальных обмоток  с помощью делителя напряжения R16 R17 поднят относительно общего примерно на + 20 Вольт.

Усилитель очень благодарно «отзывается» на качество примененных компонентов и, на мой взгляд, является одним из лучших усилителей для таких наушников, как, например Sennheiser HD800

Май 2012 год                                                                                                 г.Владивосток

Усилитель оказался популярным и сравнительно легким для повторения 🙂   На фото ниже – вариант Сергея, известного как karnaser на форуме doctorhead. Это его первая конструкция на лампах. Трансформаторы и шасси – Hammond.

Июль 2013 год

И еще один вариант – от  Александра, это его вторая конструкция на лампах. По моему, получилось весьма неплохо.

Ноябрь 2013 год

Китайский Музыкальный Ангел из Украины

История этого усилителя довольно занимательна. Он был куплен  в Украине неопытным энтузиастом ламповой техники. При покупке была рассказана красивая легенда про старого опытного мастера, который долгими бессонными ночами работал над этой уникальной конструкцией на знаменитой лампе 300В… И что этот усилитель, после доработки, легко “кроет” любой усилитель в ценовом диапазоне до $5000… И что только финансовые обстоятельства заставили  выставить изделие на продажу… Думаю, что нет необходимости подробно объяснять, что все это была сплошная выдумка, так сказать “маркетинговый ход”. Самый обычный китайский усилитель от Music Angel, с немного странноватой, хотя и в чем-то интересной схемой, собранной из сомнительного качества комплектующих неизвестного происхождения. Доработка, по всей видимости, заключалась в замене ламп и пары-тройки резисторов.

Из явных, видимых и слышимых недостатков:  при включении усилителя кенотрон вспыхивал синим цветом,  это значит, что по какой-то причине при старте усилителя через выпрямитель протекал чрезмерный ток. Очевидно, что долго так  “вспыхивать” он бы не мог,  в конце концов просто бы перегорел.
Панельки для ламп – ну очень , скажем так, недорогие-  при работе периодически пропадал накал, который восстанавливался  шевелением лампы в панельке. Регулятор громкости – совсем уж простой, конденсаторы- самые простые. Некоторое количество резисторов  были качественные Allen Bradley, но остальная часть резисторов наши МЛТ (им вообще в аудиотехнике не место) и обычные Ohmite. Несколько озадачило применение в цепи автосмещения 300В зеленого проволочного резистора ностальгически похожего на наш ПЭВ….. Я ничего против них не имею, но не в этом месте. 🙂 О звуке – все играло как-то  уж слишком просто, плоско, зажато и…музыка не “лилась”. В общем, на мой взгляд тема 300В не была раскрыта. 🙂

Что пришлось сделать мне.

При вскрытии выяснилось, что в общем-то изначально перспективная схема усилителя на 300В была загублена не совсем подходящими трансформаторами и некоторыми странными Китайскими “вспомогательными устройствами ” (например, никуда не подключенным таймером, который при включении усилителя некоторое время  зачем-то “моргал” светодиодом). Поскольку выходные трансформаторы при токе покоя, необходимом для работы лампы 300В имели  сравнительно небольшую индуктивность (примерно 9Н…10Н при 100mA на частоте 50 Гц), при этом приведенное сопротивление первичной обмотки составляло 4.8…5кОм, оставить выходной каскад на 300В было нереально. При таких параметрах выходных трансформаторов нормального уровня НЧ от этого усилителя добиться было невозможно. Звучание было плоским, зажатым и с заметным ограничением уровня НЧ. Дальнейшие замеры выходных трансформаторов показали, что при меньшем токе (примерно 50-60 mA)  индуктивность первичной обмотки составляет минимально- приемлемое значение 16Н, а если на 8 Омный выход вторичной обмотки подключить нагрузку 4..6 Ом, то и приведенное сопротивление первичной обмотки становится более-менее приемлемым (2.5…3 кОм). Таким образом, с этим трансформатором  логично применить лампу менее мощную, чем 300В, но имеющую примерно такое же внутреннее сопротивление.  Из прямонакальных триодов самый подходящий вариант – это 2A3. Но для работы 2А3 в выходном однотактном каскаде требуется напряжение источника питания всего 250…290 Вольт, а силовой трансформатор   этого усилителя имеет напряжение силовой обмотки – 420 Вольт переменного тока, что, с учетом падения напряжения на кенотроне и фильтре блока питания дает на выходе блока питания примерно 430…440 Вольт напряжения постоянного тока под нагрузкой.

Было решено построить усилитель по схеме с непосредственной связью каскадов, что, во первых, позволило убрать критичный для качества звука межкаскадный конденсатор и, во-вторых более менее выгодно утилизировать излишне высокое напряжение источника питания.

В итоге от первоначальной схемы и конструкции усилителя почти ничего не осталось. Были использованы – шасси с механическими элементами, силовой и выходные трансформаторы, разъемы. Панельки для ламп были заменены на качественные, лишние печатные платы и элементы схемы – выброшены в мусор. Регулятор громкости был заменен на Alps Blue Velvet.

Выводы ненужных вспомогательных обмоток силового трансформатора – обрезаны, заизолированы и спрятаны внутрь его кожуха, что позволило существенно облегчить тепловой режим его работы.  Накальные обмотки для ламп входного каскада – сфазированы и соеденены параллельно -для улучшения нагрузочной способности и облегчения теплового режима.  Для питания накала ламп выходного каскада  установлены два небольших трансформатора Hammond с выходным напряжением  2.5V при токе 3A.

Схема усилителя

Блок питания.  UkroChina_Schem_001

Выпрямитель выполнен по традиционной двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой вторичной обмотки силового трансформатора. В качестве выпрямителя применен кенотрон, в этой схеме можно применить кенотроны марки 5Ц3С, 5U4, 5AR4 и другие октальные, расcчитанные на ток нагрузки не менее 200 mA и имеющие падение напряжения под нагрузкой 50…80 Вольт.

Первая фильтрующая емкость – сравнительно небольшая, но качественная 🙂 – Sprague Atom 20uF 600V. Фильтр выпрямленного напряжения – электронный, в качестве регулирующего элемента применен высоковольтный iGBT транзистор. Электронный фильтр  напряжения источника питания имеет существенно меньший, чем “традиционный” LC фильтр уровень пульсаций, обеспечивает необходимую задержку подачи анодного напряжения и позволяет установить на выходе фильтра конденсатор довольно большой емкости.

Напряжение питания первого каскада усилителя формируется на простейшем параметрическом стабилизаторе на зенер-диодах. Поскольку ток покоя первого каскада усилителя небольшой, применение простого резистивного фильтра в цепи его питания затруднено – балластный резистор получается очень большого номинала (несколько сотен килоом), что приводит к неприемлимо большому времени установления режима работы первого каскада. А в усилителях с непосредственной связью каскадов необходимо, чтобы режим работы первого каскада устанавливался раньше, чем выходного.

Делитель напряжения на выходе фильтра предназначен для формирования небольшого (+20…30 Вольт) напряжения смещения (“поднятия” потенциала) нитей накала ламп первого каскада. Это необходимо для избежания пробоя между накалом и катодом ламп, и для  снижения уровня помех, наводимых на катод  из накальных цепей.

УсилительUkroChina_Schem_002

Собственно, схема усилителя весьма проста – он собран по двухкаскадной схеме, с непосредственной связью каскадов. Первый  каскад — усилитель напряжения с динамической нагрузкой (SRPP). Такой  каскад имеет хороший уровень подавления пульсаций напряжения источника питания, высокий коэффициент усиления и низкое выходное сопротивление, что при непосредственной связи с управляющей сеткой лампы выходного каскада позволяет полностью ее раскрыть и  вполне уверенно работать даже с заходом в область небольших токов сетки.

Необходимое для работы лампы выходного каскада напряжение смещения формируется как разность между потенциалами ее сетки и катода. Напряжение на катоде задается током покоя каскада  и формируется на катодных резисторах.

Конденсатор, шунтирующий катодные резисторы по переменному току, включен по технологии “Ultrapath”, то есть не  как обычно- на “общий”, а между катодом и “+” источника питания. Такое включение шунтирующего конденсатора позволят существенно, по сравнению с традиционным включением, выровнять частотную и фазовую передаточные характеристики усилителя в области НЧ.  Поскольку источник питания усилителя имеет очень малый уровень пульсаций, их уровень, проникающий в катодную цепь выходного каскада через шунтирующий конденсатор – пренебрежимо мал и значительно ниже уровня помех от цепей накала выходных ламп. Компенсация этих помех производится точными проволочными подстроечными резисторами, включенными параллельно накальным нитям ламп выходного каскада.

Выходная мощность усилителя – примерно 3.5Вт на канал, Номинальное входное напряжение = 1 V RMS. Усилитель очень “отзывчив” на качество используемых ламп, выходное сопротивление, частотная и фазовая характеристики  практически определяются только параметрами выходного трансформатора.  🙂

Июль 2011 год                                                                                                г.Владивосток

Однотактные развлечения. Что дальше?

В 2007-2008 годах после очень удачной конструкции однотактного усилителя на 6С45П и 2A3 последовал ряд очень экспериментальных изделий:

  •  6С45П+300В (статья про этот усилитель должна где-то быть, но я ее пока не нашел) – очень удачная конструкция, неоднократно повторялась мной позже;
  • 6Э5П (в триоде) с межкаскадным трансформатором + 300В;
  • 6П15П + 6С41С – эта конструкция (и особенно лампа 6С41С) меня очень разочаровала;
  • 6Э5П (в тетродном включении) + 6П45С (в триодном включении) – очень интересный усилитель, но отобрать пару одинаковых по параметрам и устойчивых к саморазогреву 6П45С мне так и не удалось;
  • 6Ж4 + 6С4С, 6Ж43П + 300В – конструкции, собранные просто для подбора режимов и отслушки ламп. Как-то мне по случаю перепал ящик 6С4С – и я испытывал их в “запредельных” режимах без каких-либо сдерживающих факторов 🙂

В конце концов, в своих поисках я наткнулся на такую замечательную лампу, как 6CB5A  (6П20С)… Но об этом в следующий раз, позже.

 

Однотактный усилитель на триодах 6С45П и 2А3

(Статья для сайта audioportal.su, 2007 год)

Давно хотел собрать и послушать усилитель «только на триодах», чтобы оценить так называемый «чисто триодный звук», о котором так много говорят на форуме. (***audioportal.su 2007 год)

Схема Усилителя:

 Немного «праздных» рассуждений, в том числе и об этой схеме:

В силу тех или иных причин, о которых можно поговорить отдельно, я считаю, что самодельный усилитель должен состоять из возможно меньшего числа каскадов усиления, в идеале  из 1. Но, возвращаясь в «реальный» мир с реальной акустикой и принимая во внимание объем трудозатрат, доступность и стоимость комплектующих,  необходимо-оптимально-возможное  количество каскадов усиления для меня пока все-таки = 2.

Какую же связь между каскадами выбрать?  Трансформаторную, емкостную или непосредственную (гальваническую)?

Трансформаторная связь – оптимальна с точки зрения КПД, но имеет несколько «подводных камней» –

  • Хороший межкаскадный трансформатор довольно габаритен, его размеры вполне сравнимы с габаритами выходного трансформатора; В итоге конструкция получается довольно-таки  тяжелой;
  • При напряжении питания выходного каскада, например, 300 Вольт  и при напряжении питания драйвера, например в 200 Вольт (что типично для ламп, подходящих для работы на межкаскадный трансформатор) необходимо или два источника питания (один для драйвера, другой для выходного каскада) или  излишек напряжения придется гасить на балластном резисторе. Что наводит на крамольную мысль – а не проще ли этот резистор подключить к аноду драйверной лампы, а  межкаскадный трансформатор вообще убрать?
  • Трансформатор, даже очень хороший, все-таки имеет неравномерные частотную и фазовую характеристики на краях звукового диапазона, что вносит определенный окрас в звучание.

Непосредственная (гальваническая) связь между каскадами имеет как и определенные преимущества, так и многие недостатки. Главное преимущество такой связи только одно  – из усилителя (на первый взгляд) убирается межкаскадный конденсатор – один из основных источников специфических искажений и фазовых сдвигов.

Недостатки –

  • Реализация такой связи по топологии «Усилителя  Лофтина и Уайта» имеет ряд технологических недостатков, таких как высокое напряжение питания и «большой и горячий» резистор в катоде выходной лампы – который, кстати, оказывает негативное влияние на звук, занижая динамику усилителя.
  • Вариант с двумя источниками питания («двухэтажное» питание) свободен от вышеупомянутого недостатка, но ток сигнала в этой схеме так же проходит через два различных конденсатора источника питания  (через «верхний» и «нижний» этажи), которые так же вносят свою окраску в звучание. Нужно заметить, что экспериментальным путем установлено, что влияние на звук конденсаторов в блоке питания менее заметно, чем влияние межкаскадного конденсатора.
  • Для реализации «двухэтажного» питания необходимо либо два силовых трансформатора, либо трансформатор с двумя обмотками (или отводами от обмоток),  что так же увеличивает вес конструкции.
  • Наладка такого усилителя требует определенных навыков, конструкция нуждается в периодическом присмотре и контроле и подстройке режимов.
  • Как правило, во избежание ухода режимов драйвера и выходной лампы, источники питания такого усилителя должны быть стабилизированы, что так же приводит к усложнению конструкции.

Емкостная связь между каскадами – «классическая» схемотехника. Межкаскадный конденсатор, конечно, оказывает влияние на звук.

Но, на мой взгляд и слух, такие конденсаторы, как ФТ-2, ФТ-3, Wima MKP,  Hovland, Auri, Cardas, Jensen PIO  – в звуковом тракте практически нейтрально-прозрачны. Применение емкостной связи между каскадами в двухкаскадном SE усилителе, на мой взгляд, имеет неоспоримые преимущества  –

  • Позволяет сделать усилитель технологически простым – каскады можно настроить отдельно, коррекция режима драйвера не оказывает прямого влияния на режим выходного каскада.
  • Блок питания такого усилителя «прост и легок».
  • Лампы в таком усилителе работают безопасно – неожиданный отказ лампы драйвера не приводит к фатальным последствиям для выходного каскада.
  • Путь сигнала в таком усилителе наиболее короток, что гарантирует хорошие звуковые качества и повторяемость результатов.
  • Силовой трансформатор для такого усилителя можно приобрести готовый,  недорогой и очень хорошего качества, от  классических изготовителей с безупречной репутацией – например таких, как «Hammond».

Выбор лампы драйвера.

Поскольку усилитель содержит всего два каскада,  лампа драйверного каскада должна обеспечить коэффициент усиления  не менее 30, усилительный каскад на ней должен быть способен отдавать достаточный  ток в нагрузку во всем диапазоне рабочих частот и, желательно, чтобы напряжение сеточного смещения в рабочем режиме было не менее -2 Вольт.

Из широко известных и доступных  триодов это – 6С2П,  6С3П, 6С4П, 6С15П, 6С45П. В ходе расчетов, макетирования и отслушивания, выбор был остановлен на лампе 6С45П.

Обычно рекомендуемый для этой лампы режим (-1.5 Вольт смещения, 150 Вольт на аноде при токе 30 mA) показался мне не совсем подходящим.  Очень интересно звучание этой лампы в следующем режиме – (-3.2 Вольта смещение, 220-225 Вольт на аноде при токе 20…25 mA) Надо отметить, что лампы эти имеют довольно широкий разброс, и мне попадались удивительные экземпляры, которые имели коэффициент усиления  чуть более 50 при этом напряжение на аноде составляло +205 Вольт при токе анода  25 mA.

В моем усилителе эта лампа эксплуатируется при несколько повышенном анодном напряжении, но поскольку все остальные параметры в норме и максимальная рассеиваемая мощность на аноде ниже допустимой- такое включение вполне безопасно и не оказывает  значительного влияния на срок ее службы.

В качестве источника напряжения сеточного смещения я применил литиевую батарейку напряжением 3.2 Вольт. Включение батарейки в цепь сетки позволило заземлить катод драйверной лампы, тем самым исключив влияние на звук катодного резистора и шунтирующего его конденсатора, а так же «однозначно» решило широко дискутируемый (*** в 2007 году на audioportal.su) вопрос о необходимой емкости этого конденсатора.

Какого-либо негативного влияния качественной батарейки на звук  мной замечено не было. В этой конструкции я использовал батарейки-«таблетки» Duracell, припаяв (соблюдая все меры безопасности!) к ним выводы из одножильного медно-серебрянного провода в хлопково-лаковой изоляции. Припой – обычный магазинный, с 2% серебра. (***В дальнейшем я стал применять батарейки с выводами)

 В качестве анодной нагрузки применен регулируемый интегральный источник тока IXYS  IXCP 10M45S. Использование этого источника тока («идеального резистора») в качестве анодной нагрузки широко используется в конструкциях  Западных самодельщиков, и я тоже решил его попробовать.

Для лампы 6С45П это практически второй (после трансформатора или дросселя) вариант идеальной анодной нагрузки, позволяющей получить большой коэффициент усиления  и отличные динамические характеристики при сравнительно низком напряжении питания каскада. Кроме того, применение источника тока позволяет существенно повысить стабильность рабочей точки (она практически не зависит от  изменения напряжения питания), что очень актуально в случае использования фиксированного смещения.

Основные характеристики драйверного каскада при напряжении источника питания 300 Вольт  следующие:

  • Коэффициент усиления = 41…50 (зависит от экземпляра лампы)
  • Номинальное входное напряжение =  1В Rms (Максимальное = 6.4В (P-to-P)
  • Максимальное выходное неискаженное напряжение при сопротивлении нагрузки 150 кОм =  135…140В (P-to-P),  К-т гармоник при этом ~ 5%.
  • Коэффициент гармоник, при выходном напряжении = 10 Вольт Rms  ~ 0.2% (Преимущественно вторая гармоника)

Каскад сохраняет свою работоспособность при увеличении напряжения источника питания до 400 Вольт, при этом  рабочая точка остается стабильной, коэффициент гармоник уменьшается, а максимальное выходное напряжение возрастает. Таким образом, этот каскад вполне может быть применен в качестве драйвера для такой лампы, как 300В.

Межкаскадный конденсатор.

Минимально-необходимую емкость межкаскадного конденсатора можно определить по общеизвестной формуле C=159/FR   (Микрофарады, килоомы, Герцы), где F – это нижняя граничная частота, R – cопротивление сеточного резистора утечки выходной лампы, C – емкость межкаскадного конденсатора.

Следует помнить, что чем больше емкость этого конденсатора, тем ниже частота среза фильтра, образованного этим конденсатором и сеточным резистором выходной лампы, и тем меньше фазовый сдвиг, вносимый этой цепочкой на определенной нижней граничной частоте и тем шире полоса воспроизведения низких частот. Но, тем лучшего качества должен быть выходной трансформатор. В этой схеме «безопасно-минимальная» емкость этого кондесатора составляет 0.47мкФ. Я применил  Auricap 1.5 мкФ.

Выходной каскад каких-либо схемотехнических особенностей не имеет. Смещение – фиксированное, от отдельного источника. Выходная лампа  2A3 или 6C4C,  трансформатор – Hammond 1628SEA, 5K->4 Ом. Напряжение питание всего усилителя = 300 Вольт, ток покоя лампы выходного каскада = 60 mA, максимальная (до начала видимого ограничения выходного сигнала) выходная мощность ~ 3.5 Вт.

Блок Питания.

В качестве силового трансформатора я применил Hammond 372J. Анодная обмотка у него рассчитана на потребляемый ток 250 mA, что вполне достаточно. Накальная обмотка на 5В 3A используется для питания накала кенотрона, 6.3 В  3A – для питания накалов драйверных ламп.

Накалы выходных ламп питаются от отдельного трансформатора. В случае использования   выходных ламп  6С4С питание их накала, скорее всего, придется выпрямлять и стабилизировать. Я считаю, что питание накала выходных ламп выпрямленным  стабилизированным напряжением не оказывает негативного влияния на звук. (*** В дальнейшем я изменил свою точку зрения, особенно это касается ламп 6С4С)

В качестве выпрямителя применен прямонакальный кенотрон 5Ц3С.  На мой слух,  использование в качестве выпрямителей «быстрых» полупроводниковых диодов делает звучание усилителя более плотным, иногда даже слишком  – поэтому в своих конструкциях я пока применяю кенотроны.

Использование классических дросселей как элементов фильтра в питании, на мой взгляд, в настоящее время уже не оправдано.

Напряжение питания усилителя – стабилизированное. Даже  самый простой  последовательный параметрический стабилизатор позволяет получить в несколько десятков раз более низкие выходное сопротивление и уровень пульсаций источника питания, при существенно меньших массогабаритных показателях.  Кроме того, при стабилизированном напряжении питания обеспечивается  лучшая привязка режимов ламп, да и наладка усилителя  значительно облегчается.

Выпрямитель напряжения смещения выходных ламп собран по схеме удвоения выпрямленного напряжения с его последующей фильтрацией. Каких-либо особенностей эта схема не имеет.

Что получилось в итоге – смотрите ниже.

О звучании этого усилителя – оно «панорамно», эмоционально, динамично, плотно и свободно одновременно. Собирайте и слушайте, не пожалеете.

Май-Июнь 2007 г.                                                                         г. Владивосток

*** Конструкция получилась действительно очень удачная. Этот усилитель неоднократно собирался мной для друзей и знакомых, а так же был повторен многими аудиосамодельщиками.

Упражнения с 4П1Л (2007 год)

После исследования 4П1Л как драйвера для 300В я решил попробовать ее и как выходную лампу, заодно потренироваться в проектировании и наладке усилителей с гальванической связью каскадов.

Схема такого усилителя- 4П1Л_6Н24_LW_1_003.
Основная идея – поскольку, судя по ВАХ в триодном включении 4П1Л
допускает работу с сеточными токами и при этом обладает неплохой
линейностью, я решил попробовать гальваническую связь каскадов + драйвер со сравнительно низким выходным сопротивлением.
Естественно, решение не новое и не оргигинальное. Более-менее “оригинальный” только выбор ламп.

В свое время я обратил внимание на лампу 6Н24П – это практически двойник 6Н23П-ЕВ, но оптимизированный для каскодного включения – экран между лампами соединен с сеткой одного из триодов. Более того, качество изготовления 6Н24П мне показалось лучшим, по сравнению с большинством экземпляров 6Н23П, а разброс параменров меньше. Звуковые характеристики (вероятно, в силу лучшего качества изготовления) 6Н24 мне так же показались интереснее.  Тем не менее хотя 23-я и 24-я лампы идентичны по параметрам, но цоколевка у них разная.

Итак, первый каскад – SRPP, коэффициент усиления  примерно 22…24, выходное сопротивление = 900…950 Ом, максимальный размах выходного напряжения +- 45 Вольт.
Второй каскад – две 4П1Л, в триодном включении, одноименные электроды соединены параллельно. Накал 4П1Л питается источником стабилизированного напряжения (см. схему). Обращаю внимание на то, что источник напряжения для питания накала непосредственно не соединен по “земле” с источником питания усилителя . Ток покоя каждой лампы = 45mA, напряжение между анодом и катодом = 200 Вольт. Напряжение смещения задается резистором R7, в данном варианте схемы оно равно примерно -20Вольт.  Выходной трансформатор должен имееть приведенное сопротивление первички 2.2…2.7 кОм.  В случае примения только одной лампы 4П1Л – резистор R7 должен быть номиналом 2.6 кОм, а выходной трансформатор лучше взять с приведенным сопротивлением первички 3.5…4.5 кОм.
Конденсатор С7, шунтирующий  R7 по переменному току, включен по технологии “Ultrapath”, то есть шунтирует на источник питания непосредственно лампу и первичную обмотку выходного трансформатора, что позволяет сделать менее заметным “вредное” влияние на звук проволочного резистора R7. Конденсатор С7 должен быть очень качественным, желательно пленочным или бумаго-маслянным, с рабочим напряжением не менее 330 В. Вполне подойдет кстати, так называемый
“пусковой” пленочный конденсатор, зашунтированный бумаго-маслянным.
Недостаток такого включения шунтирующего конденсатора состоит в том, что некоторая часть пульсаций блока питания попадает на катод выходной лампы, поэтому источник питания желательно применить стабилизированный или, как минимум – с хорошей фильтрацией. Так называемый “электронный дроссель” здесь будет очень уместен. В случае применения в качестве источника питания   традиционного для ламповых схем кенотронного выпрямителя с небольшими фильтрующими емкостями и дросселем имеет определенный смысл вместо С7  шунтировать R7 на”общий” “традиционным” качественным электролитическим конденсатором емкостью не менее 560 мкФ (или “бутербродом” из конденсаторов – электролит+пленка+бумага-масло). Чувствительность к пульсациям напряжения питания усилителя в этом случае будет меньше. Звучание такого варианта усилителя будет более “музыкальным”, но разрешающая способность несколько ухудшится.

Еще два варианта схемы-

  • с “подземным” питанием: – схема усилителя 6N24_2x4P1L001 и блока питания – 4П1Л_6Н24_LW_1_002
  • и обычный вариант с емкостной связью между каскадами – 4p1l_6n23_001
Итоги. Лампа 4П1Л меня разочаровала. Во- первых, черезвычайно большой разброс характеристик, что делает сложным отбор близких по параметрам пар. Во-вторых, в качестве выходной лампы она звучит хоть и весьма детально, тонко – но несколько отстраненно и с очень своеобразной, выдержанной подачей НЧ. Одна 2A3 в качестве выходной легко переиграет тщательно подобранную пару 4П1Л.
В качестве драйвера эта лампа тоже особых преимуществ не имеет- сложность организации накала и невысокий коэффициент усиления (для “раскачки” 300B) сводит на нет все звуковые преимущества. Примерно подобное звучание без излишних схемотехнических “заморочек” можно получить от лампы 6Ж4 в триодном включении.

 

Однотактный усилитель на прямонакальных лампах 4П1Л и 300B

(Статья для сайта audioportal.su, 2007 год)

Давно хотел послушать усилитель на  лампах только прямого накала, и тут по случаю попалось мне несколько штук 4П1Л 1977 года. Решил попробовать.

 4П1Л – генераторный пентод, широко применялся в приемниках и передатчиках с батарейным питанием  для различных отраслей народного хозяйства. Подробно об этой лампе написано в журнале «Вестник АРА» № 5, и в журнале «Радио» № 2 1953г.

Исходя из имеющихся в наличии ВАХ и после консультации с многоуважаемым Гэгэном предварительно был  выбран следующий режим –

Напряжение на аноде = 150В, Ток анода 40mA, напряжение смещения = -6В, напряжение на управляющей сетке = 150В. Линия нагрузки соответствует анодному сопротивлению около 6 кОм, необходимое напряжение источника питания = 390В. Ожидаемый коэффициент усиления около 30.

Сразу скажу, что  по ходу макетирования был выбран другой режим.

Результаты небольшого “исследования” 4П1Л в качестве драйвера.
Подбирал анодный резистор, напряжение на второй сетке, отслушивал получившееся.
Во всех случаях —
Напряжение источника питания = 375В
В катоде = 120 Ом + 6800 мкФ.
Третья сетка соединена с катодом.
Накал запитан стабилизированным источником питания на 4,2В, катодный резистор подключен к средней точке спирали накала.

Выходной каскад = 300B+ трансформатор 3К, фиксированное смещение, ток покоя 80mA.  Связь между каскадами – емкостная.

Вариант №1 (почти Расчетный)
Анодный резистор = 5.1К Напряжение на аноде = 153В
Резистор второй сетки = 33К Напряжение на второй сетке == 150В
Напряжение на катоде = 6В
Коэффициент усиления = 22

На осциллографе видно, что нижняя часть синусоиды на большом сигнале сильно “утолщается”, что говорит о том, что нижняя часть нагрузочной прямой  короче верхней. На слух звук резковат, временами голос (вокал) как бы “покрикивает”- гармоник много.

Вывод — ВАХ из справочника действительно очень сильно «усреднены».

Вариант  №2 (подбор– в переделах данных  и все еще доверяя имеющимся ВАХ)
Анодный резистор = 5.6К Напряжение на аноде = 167В
Резистор второй сетки = 43К Напряжение на второй сетке = 150В
Напряжение на катоде = 5.3В
Коэффициент усиления = 32

На осциллографе видно, что нижняя часть синусоиды на большом сигнале слегка
“утолщается”. Нижняя часть нагрузочной прямой, видимо,  все еще короче верхней. На слух звук временами на пиках сигнала резковат. Гармоник все еще слишком  много.

Вариант № 3 (подбор – в пределах интуиции и измерений.)
Анодный резистор = 7.5К Напряжение на аноде = 164В Резистор второй сетки = 65К Напряжение на второй сетке = 102В
Напряжение на катоде = 4.08В
Коэффициент усиления = 41.2 🙂

На осциллографе видно, что синусоида практически не искажается, хотя на
большом сигнале ограничение начинается чуть раньше снизу, затем сверху. (Вероятно, оптимальный для этого режима номинал анодного Резистора около 7.3К)  На слух – звук чистый, детальный. Прослушивался только один канал – полное впечатление, что играло стерео.

Вариант номер 3 был принят за основу, в итоге было собрано, прослушано и отлажено два  драйвера для выходного каскада на 300B и вариант драйвера для выходного каскада на 6С4С (2A3), с напряжением источника питания 320В.

Несколько слов о лампах 300В – я использовал 300-ки производства «Светланы», 2004 года выпуска. Из предыдущего опыта использования «Светланок» мне известно,  что при хороших звуковых характеристиках они очень не любят максимальные режимы при фиксированном смещении, поэтому ток выходного каскада был ограничен 80mA, а напряжение питания установлено в 360В. При выходном трансформаторе 3К выходная мощность составила 6.5 Вт.

Еще – некоторые экземпляры 4П1Л склонны к микрофонному эффекту, поэтому панельки для них пришлось крепить к шасси через шайбы из мягкой резины толщиной около 5мм (Прокладки для водопроводных кранов подходят практически идеально, даже отверстие в центре имеется).

Итак, вот схема усилителя с «драйвером  №1» —

Замечания – Анодный резистор – составлен из нескольких мощных керамических резисторов, включенных встречно-параллельно»С несколько худшим, по-моему мнению, результатом можно применить один резистор ПЭВ мощностью 25Вт. Стабилитроны Д817Г имеют значительный (до 10В) разброс напряжений стабилизации, поэтому нужно иметь некоторые их количество для подбора. Обычно из 5-6 шт. удается подобрать одинаковую пару.  Стабилитрон установлен на небольшом радиаторе, который через изолирующую прокладку закреплен на шасси.

Поскольку через катодный резистор протекает не только ток лампы, но и ток стабилитрона –  то после подбора стабилитрона этот  резистор  придется подобрать для достижения заданного падения напряжения на нем  (82…100 Ом). Катодный резистор зашунтирован высококачественным электролитическим конденсатором  Elna Tonerex.

 «Драйвер № 2» Во втором варианте драйвера смещение 4П1Л задается Li батарейкой напряжением 3,6В.  В моей системе этот вариант драйвера звучит несколько лучше.

Межкаскадный конденсатор – на Ваше усмотрение. Мне нравится фторопласт или бумага в масле + фторопласт. Очень хороши «наши» ФТ-3.

Напряжение смещения на сетке лампы 300В = -62В. Таким образом, при коэффициенте усиления драйвера = 42 чувствительность усилителя составляет около 1В.

Схемы выходного каскада и источника питания особенностей не имеют. 

Питание накала 4П1Л – от стабилизированного источника напряжения на интегральном стабилизаторе LM317. Микросхема стабилизатора через изолирующую прокладку установлена на радиаторе, закрепленном на шасси.

Схема включения  LM317 – типовая, известная как «Стабилизатор с пониженными пульсациями». Для нормальной работы стабилизатора разница между входным и выходным напряжениями должна быть не менее 3В.

P.S. В настоящее время (*** имеется ввиду 2007 год) провожу «прослушивание» макета усилителя 4П1Л+6С4С со стабилизированным источником питания. Пока впечатления хорошие.

Февраль-март 2007 г.                                                                        г. Владивосток