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

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

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

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

Было оговорено следующее:

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

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

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

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

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

T/C* – Triode Connected

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

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

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

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

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

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

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

Итоговая схема усилителя после переделки:

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

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

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

Распиновка выходного разъема блока питания :

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

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

Несколько фото:

Благодарности

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

Апрель 2019…Май 2020 г.Владивосток

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

  1. Hi Victor,

    Thank you for the very detailed schematics, was exactly what I needed. I’ve ran the amp on all configurations without issues and now listening to 6A3s. …Otherwise it’s been rock solid, using it mostly on the 250V tap with two BL63 inputs and 6A3s, daily tubes I don’t mind burning in all day and the chassis is cool. After using various 45,2A3,300B,PX4,6A3 my preferred remains the PX4 even against the Elrog 300B, globe 45 or AVVT mesh 2A3.

    Thanks again for the great work.

    Regards,
    Daniel

  2. Hi Victor,

    I’ve received the packages earlier today and have put a few hours on it with various 300Bs. 
    I’m hugely impressed by the end result, I now understand what you meant in your blog about a 300В tube not sounding as it should. More impressive is how quiet it is, even with my 114dB neumann closed headphones I can’t hear a thing. 
    I did a quick check of the voltages and everything was on spec for the outputs. The tubes I’ve sent are a bit bright, running the BL63s especially with the thoriated tungsten Elrog I’m speechless of how good it sounds, far more impressive than before. I can’t thank you enough for how happy I’m with the sound and the build quality.

    A sleepless night awaits.

    Best regards,
    Daniel

  3. Да, интересное было Техническое требование на переделку. 🙂
    Получился “универсальный” усилитель или готовый конструктор. Что бы опробовать возможные варианты звучания нужен не один день и …. не одна ночь. 🙂
    Заказчик выразил свои предпочтения по лампам от первого прослушивания.
    Виктор, а Вам удалось попробовать звучание на различных вариантах ламп?
    У Вас какие предпочтения из возможных вариантов звучания? 🙂

    • Николай, добрый день.

      Если говорить об этом усилителе, то на мой слух наиболее интересно он “поет” с 2A3-40 и с Psvane 300B Mark2 в “низковольтном” режиме.
      Если “вообще” о 300В – то на мой слух лучший драйвер для нее c емкостной связью между каскадами – это пентод средней мощности.

      С Уважением,
      Виктор

  4. Виктор, здравствуйте! Давно хотел задать по данной схеме несколько вопросов, но, с учетом Владивостокского катаклизма долго откладывал. Надеюсь, что сейчас все лучше). В первую очередь заинтересовал не совсем обычный для ваших конструкций блок питания. По поводу “виртуальной средней точки» – все понятно (конструкция трансформатора). Но почему вы применили параллельное включение кенотронов? Вроде бы запас по току и у одного более чем достаточен? Из-за конструкции корпуса с двумя панельками? Затем CRC фильтр после выпрямителя. А почему не конденсатор просто? Со стабилизатором – все понятно, кроме типа диода (любой высоковольтный на ток 1А?) и стабилитрона (можно применить обычный 1N4748 или типа того?). Правильно ли я понял, что при любом токе нагрузки падение напряжение на стабилизаторе составляет порядка 20V? И, наконец, самая загадочная часть – это П-образный фильтр на выходе с неизвестным значением индуктивности дросселя и малой емкостью последнего в цепи питания конденсатора. Это было «эзотерическое» требование заказчика или такая конструкция обеспечивает наиболее качественное питание, к которому столь критичны однотакты? По сигнальному тракту только два вопроса. Первое – резистор R3 на входе. В одних конструкциях он у вас есть, а в других – нет. Насколько я понял из текста последнего по времени поста, этот резистор каким то образом решает проблему сибилянтов (давит искажения в узком диапазоне частот?). Червяковский усилитель, который я сейчас полностью переделываю, как раз этим страдает. Правильно ли я понимаю, что это как то связано с «разогнанным» усилением первого каскада? Вы в своих конструкциях стараетесь этого не допускать, обосновывая такой подход, в частности, необходимостью «раскрыва характеристик» лампы. А что означает этот «раскрыв» – гармонизацию спектра искажений? И когда он/она наступает? Не тогда ли, когда коэффициент усиления каскада не превышает половины/трети максимальных возможностей лампы? И, второе, я впервые встречаю использование встречно-параллельное соединение резисторов (танталовый и так недешевы, а так и вовсе разорительно). Каприз заказчика или в этом тоже спрятан какой то тайный умысел?
    С уважением,
    Дмитрий

    • Дмитрий, добрый день.

      Последствия «ледяного дождя» пока еще полностью не ликвидированы, быстрого интернета нет, пишу через мобильный в «пакетном» режиме 🙂
      По усилителю АЧ и сибилянтам – некторая «резкость» в звучании СЧ как правило является следствием «подвозбуждения» каскадов усиления на ВЧ и (или) при кратковременной перегрузке. Традиционный способ борьбы с этим эффектом – установка последовательно с сеткой «гясящих» резисторов. Они выполняют две функции – во-первых, ограничивают ток сетки при перегрузке каскада по входу, во вторых совместно с входной динамической емкостью усилительного каскада образуют фильтр, ограничивающий полосу и линеаризующий фазовые искажения каскада на ВЧ. «Подвозбуждение» может быть вызвано и микрофонным эффектом, но в этом случае скорее всего требуется заменить лампу.
      И поэтому – да, в конструкциях, в которых для поиска «своего звука» предполагается частая замена ламп – установка таких резисторов необходима. Для стационарной добашней конструкции с отобранным комплектом проверенных ламп – в большинстве случаев можно обойтись без них.

      Насчет переделки Woo – я не могу рекомендовать этот опыт к точному копированию. Как вы верно заметили, были определенные требования заказчика плюс ограничения и особенности исходной конструкции. Усилитель “для себя” я бы делал немного иначе, блок питания и драйверный каскад были бы другие.
      Насчет кенотронов – это осталось от оригинала, вероятно разработчик Woo таким образом хотел уменьшить внутренее динамическое сопротивление выпрямителя и уменьшить падение напряжения, одновременно расширив токовые возможности блока питания. Я бы заменил кенотроны на нормальные диоды и решил бы эту задачу таким образом. 🙂 CRC фильтр после кенотрона – следствие применения мостового выпрямителя. Сопротивление вторичной обмотки силового трансформатора стало меньше, следовательно импульсы зарядного тока фильтрующих емкостей стали больше. Для того, чтобы сердечник трансформатора не насыщался на пиках зарядного тока и не «фонил помехами» в окружающее пространство, необходимо ограничить емкость первого конденсатора фильтра, а для сглаживания формы и уменьшения амплитуды пульсаций применить дополнительный RC фильтр.
      Насчет фильтра на транзисторе – падение напряжения на нем зависит от характеристик транзистора. Напряжение «затвор-исток» определяет ток стока, поэтому напряжение на истоке не может быть больше, чем напряжение на стоке минус напряжение насыщения минус напряжение «затвор исток» для заданного тока стока. 🙂 Обычно напряжение на затворе задается делителем (в моей схеме это R4R5), иногда вместо R5 устанавливают стабилитрон – в этом случае получается стабилизатор, а не фильтр. В зависимости от напряжения источника питания и емкости конденсаторов выпрямителя напряжение на затворе регулирующего транзистора устанавливают в дипазоне 80…95% от напряжения на конденсаторе фильтра после диодов выпрямителя.
      Насчет дросселей – они остались от исходной конструкции, что-то вроде 3Н@200mA. Небольшие конденсаторы после дросселей на выходе Блока Питания нужны для того, чтобы не нагружать дроссель на соединительный провод, так как для уменьшения наводок при межблочных соединенениях желательно избегать высокого выходного импеданса. В Блоке Усилителей на «входе» после разъема питания на каждый канал установлено по одному фильтрующему конденсатору 200uF (Jensen).

      Насчет «встречно-параллельного» соединения резисторов – это дань уважения Herb Reichert, http://www.enjoythemusic.com/diy/0709/flesh_blood.htm

      «Раскрыв характеристик» – это одна из особенностей ВАХ ламп, означает, что линейность характеристик сохраняется в широком диапазоне напряжений смещения на сетке и напряжений на аноде. В частности, для 6SN7 можно найти линейный режим в диапазоне напряжений на аноде от 90 до 250 V, при этом возможный диапазон напряжения смещения составляет от -1 до -10V. То есть при грамотно-разумном подходе к расчетам – исходя из максимального напряжения на входе каскада от 1 до 10V можно выбрать требуемое напряжение смещения, а исходя из требуемого напряжения на выходе – выбрать требуемое напряжение на аноде и каскад будет сохранять линейность и не будет перегружаться в широком диапазоне входных и выходных напряжений.

      С Уважением,

      Виктор

  5. Виктор, приветствую!
    Как всегда после ваших объяснений все непонятное становится понятным …. Единственное, что меня смутило, так вот этот отрывок из статьи по вашей же ссылке: «First rule of triode amp design: Solid state rectifiers = mechanical sound. You don’t think so? Then you haven’t really compared. I promise you, IF there is only ONE thing I have learned in ten years of amp design, it is this first rule. A lot of time went into selecting the rectifier tube for this design….» Это более чем категоричное заявление полностью противоречит вашим рекомендациям. Что касается меня, то мне с моим скромным опытом в этой области трудно согласится с другим утверждением автора, что 300В «переигрывает» 45-ку. Мои уши (вернее то, что находится между ними) свидетельствуют как раз об обратном. Причём, с разгромным счетом. Впрочем, сколько людей- столько и мнений. И это правильно
    Что касается электронного фильтра, то я хотел бы использовать его в червяковском усилителе для того, чтобы он «откушал» те лишние 20 Вольт, которые появились после замены кенотрона (со старым было 270, а с новым – аж 295!). Мне кажется, что это лучше, чем балластный резистор или замена нового кенотрона на старый. Из транзисторов у меня есть под рукой только IRF840FI. Думаю, он вполне подойдёт.
    Виктор! Спасибо вам большое ещё раз!
    С уважением,
    Дмитрий

    • Дмитрий, добрый день.

      Оригинальная публикация статьи Reichert “Flesh and Blood” была в Sound Practices Winter 94/95, в то время в широком доступе еще не было высоковольтных туннельных диодов 🙂 и вероятно поэтому были сделаны такие категоричные заявления насчет полупроводниковых выпрямителей.
      Насчет электронного фильтра в усилителе АЧ- да, так вполне можно – будет лучше, чем резистор + более плавная подача высокого.

      С Уважением,
      Виктор

Leave a Reply to Дмитрий Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *