Баланс, который на самом деле – Мост.

Довольно часто “подвинутые и дорогие” усилители для наушников имеют так называемый “балансный” выход. Можно ли его на самом деле считать “балансным” и какие преимущества он дает?

Проясним термины.

“Балансным” или “симметричным”  принято называть такой принцип передачи сигнала, при котором один сигнал передается сразу двумя “потоками”, где второй поток инвертирован относительно первого, то есть передается в противофазе. Те из аудиотехников, которые постоянно работают с профессиональной концертной аппаратурой прекрасно знают, что коммутация компонентов балансными кабелями позволяет эффективно бороться с помехами и наводками на кабели.

Balance_Sig_01

Итак, при балансном типе передачи  сигнал “раздваивают” и один из “раздвоенных” сигналов инвертируют. Передача ведется по двум проводникам, при этом предполагается, что внешние помехи в одинаковой степени наводятся на оба проводника . В приемнике один из сигналов инвертируют “обратно” и суммируют с не инвертированным. Полезный сигнал складывается и увеличивает свою амплитуду вдвое, а наведенные помехи компенсируются.

В чем преимущество?

Преимущество такой передачи сигнала очевидно – можно использовать кабели большой длины и при даже низком уровне сигнала на стороне “приемника” не будет наводиться значительных помех. В профессиональном сценическом звуковом оборудовании широко используются балансные кабели диной от 2 и до 50 метров. Поскольку при балансном соединении передача сигнала ведется по двум проводникам, то балансный кабель – это всегда как минимум три проводника для одного канала (при трех контактах  в разъеме один проводник или экран – это “общий”).

В условиях жилого помещения  уровень наводок и помех, по сравнению с сценической площадкой – незначителен и соединение по балансному стандарту не практично в плане излишнего усложнения схемотехники – так как из-за увеличения количества активных компонентов схемы разделения, двойного инвертирования и сложения могут внести больше искажений в исходный сигнал. То есть для “домашней” аппаратуры преимущества балансного подключения совершенно не очевидны.

Загадка “балансного” усилителя.

На мой взгляд, термин “балансный” усилитель возник в теме персонального аудио как часть маркетинговой стратегии продаж обычных усилителей с мостовым включением нагрузки. Загадочное название появилось для “отвязки” от ненужной ассоциации с концертным оборудованием, которое, в самом общем случае – совсем не “Hi-End” и даже не “Нi-Fi” 🙂

Схема  мостового включения нагрузки выглядит так:

Balance_Sig_02

Как известно, стратегия маркетинга начинается с “визуализации”. На рисунке выше – визуально видны разделение и симметрия сигнала. Отсюда – первоначальное, еще осторожно- красивое название такой конструкции как “симметричный усилитель”, а немного позднее из профессионального аудио был заимствован заманчивый и в чем-то загадочный термин  – “балансный”. Для тех, кто хотя бы более-менее “в теме” – верное название обозначенной конфигурации было и осталось прежним  – мостовое включение, то есть – такой способ коммутации нагрузки, когда два усилителя работают на одну нагрузку, удваивая напряжение на ней.

Где, когда и зачем необходимо мостовое включение нагрузки.

Потребность в мостовом включении уходит “корнями” в особенности характеристик транзисторов. Особенность работы усилительного каскада на транзисторе таковы, что амплитуду тока в нагрузке можно получить довольно большую, а вот диапазон напряжений, в котором транзистор работает более-менее линейно – весьма ограничен. Для большинства аудио усилителей допустимое напряжение источника питания не превышает 50В, таким образом, для обычной домашней акустики сопротивлением, например 8 Ом, очевидно вычисляется технологическое ограничение по подводимой мощности =  ~ 150 Вт (RMS).  – что в общем-то для домашних условий – более, чем достаточно.  А вот для концертной акустики требуется повышенная мощность, получить которую можно лишь увеличив напряжение – и именно для этого используется мостовое включение нагрузки. Забавно, что для низкочувствительных наушников проблема получения требуемой мощности чем-то похожа на проблему с концертной акустикой. 🙂

Зачем нужен режим повышенной мощности в усилителях для наушников?

Есть ряд моделей изодинамических наушников, которым требуется усилитель с высоким выходным напряжением, примерно таким, как у мощных усилителей для акустики. Но – обычные домашние усилители мощности далеко не всегда можно использовать для наушников – как правило фоновые шумы и помехи от блока питания, не слышные при прослушивании через акустические системы, хорошо слышны в наушниках. При этом, из-за сравнительно высокого сопротивления нагрузки требования к выходному току отбираемому нагрузкой от такого усилителя существенно (в разы) ниже, чем для усилителя для акустики.

Возможно ли улучшение качества звучания при мостовом подключении нагрузки?

Если взять два “средних” усилителя с низким уровнем искажений при низких амплитудах сигнала, то для одной и той же нагрузки – при мостовом подключении может показаться, что возможно сохранить качество звука при более высоком уровне громкости. Или – на той же громкости при мостовом подключении может показаться, что искажения могут быть ниже, чем при обычном. На самом деле – из-за технологического разброса компонентов создание полностью идентичных усилителей невозможно, и еще более нереально обеспечить полностью идентичную термостабильность их характеристик в пределах общего конструктива. Неидентичность характеристик неизбежно ведет к ошибке сложения сигнала на нагрузке и к росту уровня искажений. Близкая идентичность характеристик уменьшит ошибку сложения сигнала, но приведет к изменению спектрального состава искажений.

Таким образом, для “средних” усилителей для наушников применение мостового подключения нагрузки исключительно для увеличения громкости мне кажется бессмысленным – как с точки зрения качества, так и относительно стоимости конструкции.

Но – если применить индивидуальный подход – то есть решение с минимально технологически возможным набором компонентов максимального качества, продуманную и термостабильную схему с индивидуальной подстройкой режимов каждого экземпляра, грамотную архитектуру блока питания, то – при условии балансного источника сигнала мостовое подключение нагрузки действительно способно полностью решить проблему получения необходимого уровня мощности при отличных качественных показателях.

Итак, конкретизируем.

Термин “балансный усилитель” по отношению к усилителю для наушников – всего лишь маркетинговый термин, обозначающий усилитель с мостовым подключением нагрузки. Более того, не существует ни одной модели наушников, излучатели которых можно было бы подключить по реальной балансной схеме, с тремя сигнальными проводниками на канал. Соединение каждого из излучателей с усилителем каждого из каналов по двухпроводной схеме по сути – мостовое, его преимущество заключается только в возможности получить на нагрузке сигнал удвоенной амплитуды напряжения. Никакого преимущества в смысле уменьшения уровня искажений сигнала на нагрузке такое подключение не дает. Спектральный состав искажений при мостовом подключении нагрузки – отличается от спектра искажений при “обычном” подключении.

Апрель 2016г.                                                                    г. Владивосток

P.S. При покупке готового “фирменного” усилителя не стоит недооценивать маркетологов, которые умело играют на сформированном ими же мнении, что  “балансный усилитель – это вершина качества” и на самом деле выпускают на рынок весьма посредственные бюджетные модели.

P.S.S. Хотел бы отметить, что задача создания комплиментарной пары недорогих, мощных, высоковольтных и одновременно линейных транзисторов окончательно так и не была решена.

P.S.S.S. Проблема получения нужного напряжения для “раскачки” изодинамических наушников, которая так мучительно трудно решается в транзисторных усилителях – для усилителей на лампах вообще не проблема. Всех дел на пять минут –  нужно лишь выбрать подходящий выходной трансформатор – и никаких “мостов” 🙂

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.

Mister Goodmans TwinAxiom 275C

Около трех лет тому назад ко мне совершенно случайно попала парочка винтажных (примерно 70-х годов) динамиков Goodmans 275C. К сожалению, каких- либо справочных данных именно по этой модели и (или) рекомендаций по акустическому оформлению я найти не смог, поэтому парочка была протестирована и положена в “тумбочку” до лучших времен.

Помню, что первое прослушивание меня очень порадовало, да и хорошая сохранность динамиков внушала определенный оптимизм. Некоторую озабоченность 🙂 вызывал лишь размер магнитной системы – существенно меньший, чем например у хорошо мне известного Goodmans 301. Тестовое прослушивание проводилось на “коленке”, через внешнюю USB звуковую карту и  усилитель, которые я обычно использую для снятия параметров. Звук был тембрально насыщенным, гладким, текучим и удивительно ровным тонально.

Один очень хороший человек, аудиофил и меломан более чем с 40-летним стажем очень настойчиво добивался от меня уступить ему эту пару – буквально “за любые деньги”. 🙂  Денег с этого уважаемого мной аудиофила я бы никогда не взял, а вот на предложение обменяться на пару трансформаторов Hashimoto – согласился, тем более что я уже тогда обдумывал конструкцию на TB W8-1772.  Но перед тем как отдавать динамики, я конечно снял их параметры и все-таки послушал их в имеющемся оформлении, несколько адаптировав его.

Z-ЧХ и основные T/S параметры динамиков – Goodmans_275_PAIR_01

Z-ЧХ в пустом ящике, порт без трубы – Goodmans_275_IN_box_01

Z-ЧХ (область НЧ) после заполнения ящика демпфирующим материалом, порт диаметром 12см и длинной 12см – Goodmans_275_IN_box_02

По всей видимости, наиболее подходящий тип оформления для этих динамиков – открытый корпус или ящик с ПАС (Goodmans называли свой вариант ARU). Я применил имеющиеся в наличии корпуса от AudioNirvana, на внутренние распорки которых закрепил толстые коврики из синтепона. Порт нужен для того, чтобы резонансная частота оформления была ниже fs, а синтепон – демпфирует пики, понижая общую добротность. То есть – если синтепона нет, то получим типичную ZЧХ двумя горбами и бубнящий, навязчивый и неразборчивый бас. По мере добавления синтепона пики начинают сближаться и “сползать” вниз, постепенно сливаясь в один широкий пик. Во время заполнения очень важно не торопится и обязательно периодически проводить пробные прослушивания тестового материала – это позволит вовремя остановиться и более точно оценить полученный результат.

К сожалению, в ходе настройки я не снимал АЧХ. Но субъективные ощущения от звука запомнил вполне отчетливо – очень ровная, открытая насыщенная и живая середина, мягкие, скругленные ВЧ и немного пухлые, подзатянутые и не очень глубокие НЧ. Дополнительного фильтра не понадобилось, середина в звучании не выделялась.  В общем, комфортный и домашний, почти идеально – музыкальный звук для классики, небольших оркестров и старого джаза. Для более динамичной, плотной музыки – увы, не годятся совершенно. Mister Goodmans won’t and don’t played Hard Rock…

г.Владивосток                                                               август 2015 г.

P.S. В процессе прослушивания и снятия характеристик я, как мне кажется, разгадал “фирменный” звук насыщенного мидбасса 12″ ШП Goodmans и своеобразного окраса голосового диапазона. Я практически уверен, что “обогащение” мидбасса идет за счет довольно высокого уровня четных гармоник на НЧ, а это, в свою очередь – объясняется несколько своеобразной конфигурацией подвеса магнитной системы. К сожалению, не могу подкрепить свои выводы измерениями – просто не хватило времени. 🙂

Акустический шедевр нашего времени – динамик Tang Band W8-1772

Года три тому назад ко мне совершенно случайно 🙂 попала на тестирование пара широкополосных динамиков от китайской компании Tang Bang.

TB1772_1TB1772_2

Xарактеристики — 264-893-tang-band-w8-1772-specifications-46403

Не очень-то доверяя заводским данным, я провел измерения — Tang_Band_1772_V2

В общем, совпадение хорошее. Мне очень понравилось (но это выяснилось только в 2015 году), что во-первых – характеристики динамиков стабильны во времени 🙂 и во-вторых – разброс характеристик у экземпляров имеющейся у меня к тому времени тестовой партии укладывается в ошибку измерений. То есть – в отличном качестве изделий компании Tang Band можно не сомневаться. Заявления Tang Bang о большом ходе подвеса и малых искажениях так же вполне заслуживают доверия.

По звуку – я слушал первую пару в оформлении “закрытый ящик” объемом примерно 50л. Звучание меня очень впечатлило и почему-то напомнило то чувство, которое возникает когда весенним солнечным днем выходишь из подъезда многоэтажки  – легкий ветерок, запах моря…  Это – современный шедевр. В общем, с такими удивительными динамиками обязательно нужно что-то сделать.

На просторах интернета я отыскал примерно с десяток любительских конструкций на этих динамиках. На мой взгляд, особого внимания заслуживают интересные и лаконичные конструкции Brines Acoustics.

В ходе неторопливых размышлений я пришел к идее сделать акустику на четырех динамиках, по два на канал. Во-первых, определенный оптимизм у меня вызвало отличное совпадение параметров изделий, выпущенных в разное время и хранившихся в совершенно разных условиях. Во-вторых, объединяя по два 8″ ШП динамика в одном корпусе я сразу “убивал одним выстрелом как минимум Двух Зайцев” – обеспечивал высокую чувствительность акустики с довольно большой площадью излучающей поверхности при одновременном расширении диаграммы излучения в области высоких частот. При этом вероятные резонансные явления, характерные для АЧХ ШП динамиков в области СЧ — существенно ослабляются за счет электрического и акустического взаимодействия излучателей друг с другом. Большая площадь излучающей поверхности в сочетании с легкими бумажными диффузорами и мощными магнитами практически гарантируют  полноценное, “быстрое и разборчивое” звучание НЧ.  (Бедные Зайцы. Мне их жалко…)

В качестве оформления я выбрал ФИ, расчет велся в программе Eminence Designer. Были рассчитаны и последовательно изготовлены два варианта корпусов, различающихся по размеру. В Emenince Designer они соответствуют “Hi-Fidelity”  и “Extended Bass”. 🙂

Размер корпуса варианта “Hi-Fidelity” 850x330x380мм, варианта “Extended Bass”  1000x400x350мм, порт – труба диаметром 123мм длинной около 80мм. Материал корпуса – МДФ 24мм, передняя панель толщиной 34мм. Отделка – шпон+лак. Корпуса заказывались в специализированной мастерской.

Процесс настройки порта (Z-ЧХ) – W8_1772_HiFi_Tuning

АЧХ в ближнем поле (вариант “Extended Bass”) – TB_2x1772_V2_smooth Снято с разрешением 1/24 октавы, сглажено до 1/3 октавы (желтая кривая). Коррекция на влияние помещения отключена, с ней АЧХ в области НЧ выглядит слишком хорошо.

Для незначительной коррекции АЧХ в области СЧ я применил так называемый LRC Notch Filter. При желании получить плоскую Z-ЧХ  Notch Filter можно дополнить RC Zobel Network, что скорее всего приведет к необходимости добавить в систему Super-Tweeter. Но вполне может так случиться, что в вашем случае можно будет  обойтись без всех этих сложностей, поэтому схему итогового варианта фильтра я не привожу 🙂

Несколько фото –

Судьба этой конструкции сложилась очень счастливо. Вариант “High Fidelity” практически сразу после завершения уехал к счастливому владельцу, вариант “Extended Bass” был закончен в декабре и остался у меня. На сегодняшний день – это моя основная акустика и пока ни на что другое я ее менять не собираюсь 🙂

Реальная АЧХ в реальной комнате, фильтр тонально настроен – “как мне нравится”. Небольшие “провалы” АЧХ в области 90 и 180 Гц – влияние комнаты (пол+потолок), субъективный подъем АЧХ в области выше 10 кГц – влияние рупорного супертвиттера в месте измерений. В месте прослушивания подъем на ВЧ не ощущается. АЧХ  в области 7 кГц “завалена” специально, я субъективно очень не люблю шипящих и свистящих “аудиофильских” призвуков в голосе и на духовых. 

Z-ЧХ с фильтром предпоследней ревизии — 

~Июль 2012, Май – Декабрь 2015г.                                                   г.Владивосток

Иногда они возвращаются. Часть 2. Акустика Thor на динамиках Seas Exсel.

Недавно мне поступил заказ на изготовление небольшой, но очень хорошо звучащей 🙂  акустики. Я почему-то сразу вспомнил бывшую в моем владении акустику Thor на динамиках Seas Excel, разработанную в 2002 выдающимся конструктором Joseph D’Apolito. Подробная статья об этой конструкции есть в резделе “Литература”. За прошедшие 13 лет акустику Thor часто и успешно повторяли многие самодельщики. Вот лишь несколько вариантов –

Что-же – конструкция мне знакома и проверена временем – можно смело повторять. Моя основная задача состояла в составлении правильных чертежей, поскольку “сходимость” результата прямого пересчета  размеров с оригинального чертежа из дюймовых в метрические дает неудовлетворительный результат с “дробными” размерами. Заодно пришлось таки освоить методику расчета Transmission Line. 🙂 Вот реальные чертежи, по которым были изготовлены мои корпуса.

Thor_revised_mm_001   Thor_revised_mm_002  Thor_revised_mm_003

Kit с динамиками, кроссоверами, терминалами и акустическим наполнителем был приобретен на www.madisound.com. Корпуса были заказаны на сайте www.exotic-woodworking.ru

Фото с тестирования –

ZЧХ и примерная АЧХ.

С правильным снятием АЧХ у акустики такого типа есть некоторая проблема, поскольку выход порта – на задней панели, а его вклад в итоговую АЧХ в области НЧ – очень существенный. Для получения достоверной АЧХ нужно суммировать отдачу измеренную  с передней и задней сторон. Я этого делать не стал, поскольку совпадение даже примерных измерений с приведенными в статье D’Apolito было очень хорошим. Вот реальная СЧ+ВЧ АЧХ с “передней стороны” , снятая “стандартным” способом. Thor_FR Thor_FR  ZЧХ – Thor_Z . Небольшой подъем на АЧХ после 2 кГц вызван тем, что измерительный микрофон был расположен на одной оси с ВЧ динамиком. При измерении его можно было бы разместить дальше, но тогда на АЧХ возникла бы “яма” в области НЧ, поскольку не учитывалось бы реальное влияние заднего порта. В общем, точное снятие реальной АЧХ  узкой и высокой акустики  – та еще задача и без двух микрофонов тут не обойтись.

О звуке. Thor – тонально очень правильная, “честная” и линейная акустика. НЧ – ровные, глубокие, с отличной “прорисовкой” и с очень высокой детализацией. Сцена – очень глубокая, стабильная и отлично читаемая. Недостаток только один – качество записи и сведения  проявляется “как на ладони”.

С какой серийно выпускаемой акустикой можно сравнить Thor?  Из широко известных марок – ни с какой 🙂

По музыкальному разрешению Thor – во много раз лучше, чем, например вот это –

Montana_EPS_2

и во много раз качественнее, чем вот это –

BW_803_Diamond

и звучит во много раз “натуральнее и естественнее”, чем вот это –

focal skala-ema-red

Соотношение “цена / качество” – выдающееся, собирайте – никогда не пожалеете.

Октябрь 2015 г.                                                                                г.Владивосток

PS И еще один Thor 🙂

Another_Thor

Июнь 2016г.                                                                             г.Владивосток

Простой корректор на Советских Лампах

Начинающие “виниловоды” часто спрашивают меня о простой в сборке и не требующей особой наладки схеме корректора, на недорогих и доступных лампах советского производства. Что же – такая схема у меня есть 🙂

6Н2П_EB_RIAA_001

Комментарии к схеме корректора.

На мой взгляд – это наиболее оптимальная и качественная схема на лампах 6Н2П-ЕВ, 12AХ7.  Первый каскад – лампы одного баллона соединены параллельно, это снижает внутреннее сопротивление, что, в свою очередь – понижает шумы и уменьшает выходное сопротивление каскада. Таким образом, цепи коррекции меньше нагружают первый каскад и потери сигнала на них получаются меньше. Второй каскад – с катодным повторителем на выходе, что обеспечивает низкое выходное сопротивление и дает возможность работать на длинный кабель и  сопротивление нагрузки от 10 кОм.
По конденсаторам в корректирующей цепи – высокого напряжения на них нет, поэтому можно применить качественные фольговые низковольтные полистирольные конденсаторы. Межкаскадный и выходной конденсаторы должны быть на рабочее напряжение не менее Ua. Катодные
конденсаторы – Panasonic серии FK, FC.  Панельки ламп лучше применить
со “стаканами”. Напряжение источника питания может быть в пределах +220…+300V (может быть и выше, но потребуется коррекция номиналов резисторов R9, R10).  Наладка схемы сводится к контролю режимов работы ламп и подбору ламп по  одинаковому итоговому усилению левого и правого каналов. Напряжение на анодах ламп первого и второго каскадов – в зависимости от напряжения источника питания должно быть в пределах  100…150 Вольт. Рекомендую запастись достаточным количеством ламп, 10 шт 6Н2П-ЕВ – это минимум для подбора идентичного комплекта. И еще –  лампы 6Н2П обязательно должны быть с индексом ЕВ.  Обычные “простые” 6Н2П – не подойдут, не тратьте на них свое время.

Блок Питания.

Схема – 6Н2П_EB_RIAA_002

Поскольку начинающие виниловоды применяют трансформаторы не “такие как надо”, а “такие, какие есть в наличии” 🙂 – то для исключения различных трудноустранимых “неожиданностей” я рекомендую выполнить блок питания в отдельном корпусе. Схема вполне стандартная – выпрямитель, фильтр на полевом транзисторе.  Если вторичная обмотка имеющегося в наличии трансформатора  – одна без отвода от середины и на напряжение 200…250V, то можно применить мостовой выпрямитель.
Транзистор фильтра и стабилизатор – на радиаторах, можно закрепить на
металлический корпус через изолирующие прокладки. Транзистор фильтра практически не нагревается, а стабилизатор напряжения накала будет
довольно горячим.

Хорошего Звука!

Январь 2015г.                                                                                     г.Владивосток

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

15 Дюймов Аудио Нирваны

Несколько лет назад ко мне попала парочка в своем роде уникальных динамиков – AudioNirvana Neo 15″.  Это “новодельные” 15″ широкополосники, которые продает и, по всей видимости, изготавливает компания CommonSense Audio. Вот спецификация “от производителя”-an15neospecs

Насчет параметра Xmax (1.0мм). Достоверно неизвестно, почему CommonSense Audio привели именно такую цифру. При тестировании динамика в измерительном корпусе я добивался смещения диффузора до 5мм – без слышимых искажений на НЧ. Вероятно, этот динамик может и больше – во всяком случае во время испытаний при разумных уровнях НЧ сигнала звуковых артефактов, характерных для конструктивных ограничений хода диффузора я так и не добился.  При покупке динамиков дополнительно “на выбор” предлагается пара вариантов оформления. Но, поскольку у меня уже был онкен – для пробы я установил их в него, конечно проведя измерения и скорректировав площадь портов и подобрав наиболее оптимальный объем наполнителя. Звучание динамиков “прямо из коробки”  мне понравилось – очень насыщенная, живая нижняя середина, плотный и одновременно детальный бас. Конечно, проявились и определенные недостатки (как же без них!) – черезмерно яркая верхняя середина, заметная направленность и некоторая жесткость на ВЧ – при этом удивительно, что “жесткость” на ВЧ сочеталась с прозрачностью и отличным разрешением. Было совершенно очевидно, что динамики нужно “греть” и я оставил их поработать в своей системе.

Примерно через пару месяцев звучание стало довольно заметно меняться, жесткость на ВЧ серьезно уменьшилась, но, что удивительно – яркость на СЧ – осталась как и была.  Вероятно, это и есть та самая  “фирменная фишка” звука CommonSense Audio, о которой так много сказано на их сайте.  Проявляется  она как  выделенная, очень “аудиофильски-детальная” верхняя середина, звучание производит впечатление черезмерно подробной “волнующей эмоциональности”…. В общем, на всех без исключения стилях музыки проявляется так называемая “аудиофильская алмазная дымка”.  При этом – на динамичной, насыщенной музыке – никакой “каши” – детальность сохраняется на всем (разумном) диапазоне громкости. Такой звук, безусловно – встречается крайне редко, индивидуален и производит очень сильное впечатление. В очередной раз подвердился тезис, что есть таки в звучании “больших” динамиков определенная “магия”….И я решил, что пожалуй стоит оставить парочку “нирван” для дальнейших исследований. К этому времени онкены уже уехали к новому хозяину, поэтому мне нужно было сделать для “Нирваны” другое подходящее оформление.

Некоторое время она благополучно “жила”  в оформлении Open Bаffle в компании с Eminence Alpha 15″.OB_2_15

Совместное тестирование  с 15″ коаксиалами Silver Iris (примерно 2012 год) –ОВ_In_System_3

В целом я был очень доволен Open Baffle (открытое оформление) – за исключением одного – оно совершенно не годится для тестирования и настройки аудиоустройств, в частности – усилителей. Характерная объемность, трехмерность звука – не позволяет сосредоточиться и выделить из звучания мелкие неточности, погрешности тонального баланса –  они успешно маскируются трехмерной звуковой картинкой. Поэтому я принял решение изготовить что-нибудь более традиционное – “почти классический” фазоинвертор.

Несложные расчеты в программе Eminence Designer – Audio_Nirvana_Neo_15_BR  При расчетах я уделяю особое внимание такому параметру, как Group Delay. Для корпусов “классически большого” объема с низкой настройкой ФИ Group Delay  почти всегда получается слишком большим, на звуке это проявится как затянутый, медленный и смазанный бас. Для классики и старого джаза такой бас вполне приемлем, для рока (в том числе и классического) – нет.  Поэтому я решил остановиться на корпусе среднего объема (120…160 литров), выбрав порт максимально возможного диаметра – около 150 мм. В зависимости от итоговой добротности оформления, частоты настройки и количества наполнителя программа вычисляла требуемую длину порта в пределах 12 …25 сантиметров – очень хороший “сходящийся” результат, позволяющий за ограниченное число итераций подобрать требуемый размер экспериментально.  На практике, для получения желаемого –  почти всегда приходится регулировать объем  поглотителя и (или) оптимальную длину порта.  Мне хотелось, чтобы бас был не столько низким, сколько эффектным, разборчивым  и выразительным, при сохранении так называемой “скорости”.

Набросок чертежа корпусов – AN15_BR_001. Корпуса каких-либо серьезных особенностей не имеют. Материал – выбеленная мебельная  фанера, передняя стенка толщиной 50 мм, все остальные – 25 мм. Передняя стенка закреплена на металлические уголки – рейки через “подушку” из пеногерметика. Углы изнутри укреплены уголками-рейками. Задняя стенка – съемная, закреплена на рейках через каучуковую прокладку мебельными шурупами конфирматами. В корпусе размещены две распорки но, в принципе – при такой толщине стенок можно обойтись и без них. Внутренняя поверхность корпуса оклеена пластинами виброизола Шумоff, на которые сверху на скрепках закреплен слой распушенного синтипона толщиной  примерно 20 мм. Динамик и порт крепятся шурупами снаружи, через каучуковые прокладки. Для динамиков AudioNirvana такой способ крепления – стандартный. Клеммы для подключения динамика – вставные, закреплены через отверстия на задней стенке корпуса. В дно корпуса врезаны 4 шт резъбовые втулки M6, корпус может быть установлен на резиновые ножки или на шипы.

Измерения.

Общие условия – Комната ~ 4.3×5.5м, кирпичный дом старой постройки, стяжка, паркет, штукатурка + “мягкие” обои, ~70% стен закрыты панелями “ЭхоKор” + басовые “ловушки” по углам. Измерения проводились в точке, несколько “смещенной” отностительно центра комнаты. Оборудование – карта и софт Woofer Tester V1.5,  измерительный откалиброванный микрофон UMIK-1 + софт TrueRTA (1/24 octave) V3.5. Все оборудование и программное обеспечение приобретено официально.

1. Настройка длины порта фазоинвертора по ZЧХ.

1.1. Порт слишком длинный AudioNirvana_15_Long_Port

1.2. Порт “почти оптимальный” AudioNirvana_15_Just_Optimal_Port

1.2. То, что нужноAudioNirvana_15_Optimal_Port

В дальнейшем, после установки корректирующего фильтра (об этом чуть ниже), порт пришлось сделать немного короче. Итоговая оптимальная длина порта ~ 12 см, фланец только с лицевой стороны.

2. Выравнивание АЧХ. Акустика – в точке установки, измерительный микрофон на расстоянии 1м,  расположен на штативе, выровнен по центру динамика. Измерения проводились в режиме 1/24 Octave, затем “сглаживались” до 1/3 Octave. “Розовый шум”, время измерения – примерно 10 секунд.

2.1. AudioNirvana Neo 15″ “Как есть”Audio_Nirvana_15_BRS_No_Filter

Провалы на 150 и 370 Гц – влияние комнаты. Вполне очевидно, что как и у многих ШП динамиков – АЧХ идет вверх “лесенкой”, затем – некоторый спад на ВЧ. Если измерять строго по оси “пули”, то спад на ВЧ выражен не так явно. По всей видимости, именно такая АЧХ обеспечивает характерное “Аудиофильски-Эмоциональное”, волнующее звучание.

2.2. Выравниваю АЧХ. LR коорекция.Audio_Nirvana_15_BRS_LR_filter

Убрал “лестницу”. Субъетивно звучание стало “строгим и очень ровным” – несмотря на некоторую неравномерность АЧХ. “Аудиофильская Эмоциональность” ушла – осталась строгость, выдержанность и деликатность. НЧ – глубоки и мощны. “Hunter”  Bjork вызывает беспокойство за сохранность хрусталя в серванте у соседей.

2. Добавляю “Воздух”  LRC коррекция + супертвиттер.Audio_Nirvana_15_BRS_LRC_Filter

Это практически – итоговый вариант, в дальнейшем я еще подкорректирвал некоторые несущественные детали, но это не суть важно. Схемы вариантов фильтра: – AN_BR_Filter_002  AN_BR_Filter_003

Итак, на мой взгляд, с такой акустикой можно (и нужно) жить “долго и счастливо”. Несмотря на некоторое отличия реальной АЧХ от картинки из рекламного проспекта,  – в условиях обычного жилого помещения -получилось  очень уверенное воспроизведение НЧ – от 30 Гц, с плавным спадом к 20 Гц. Применение фильтра и супертвиттера в значительной мере убрало эффект “направленности” на ВЧ. Неравномерность АЧХ в области 600 Гц…10 кГц составляет 5db, с плавным спадом к 18 кГц. Некоторый пик на 20 кГц, по всей видимости вызван технологической особенностью конструкции супертвиттера, его можно не принимать во внимание, так как на расстоянии более 1 м он практически незаметен. Общая неравномерность АЧХ в диапазоне  30 Гц….18 кГц  составляет 10 dВ и это – всего один ШП динамик с поддержкой супертвиттера. Безусловно, некоторые пики на АЧХ обуславливают звучание, характерное именно для AudioNirvana.  У Goodmans и Tannoy такие пики тоже есть, но в других местах. Но об этом- чуть позже 🙂

Несколько фото –

PS Замечание насчет субъективного восприятия  АЧХ. Вот АЧХ легендарных полупрофессиональных мониторов CORAL X-VIII в реальном жилом помещении. Обычно их звучание характеризуют как ровное, мощное, наполненное, объемное, с очень “быстрыми” НЧ и кристально-чистыми ВЧ. В определенных кругах эта акустика считается эталоном. В спецификации декларируется АЧХ 30 Гц …20 кГц  Возможно, в безэховой камере так оно и есть, а в квартире – имеем то, что имеем 🙂

Coral_X8_smooth

2012….2015 г.                                                                                           г.Владивосток

PSS. Выражаю особую благодарность известному форумчанину, Сергею (Ёж) за неоценимую помощь в  изготовлении акустических оформлений. Без него многие проекты так бы и не состоялись.

PSSS. Желающим повторить эту акустику рекомендую почитать обсуждение (см. “Replies”)

Последнее путешествие усилителя Jadis DA30.

Эта история о конструкции с трудной, но счастливой судьбой – о домашнем усилителе моего хорошего знакомого и эзотерика Николая.

Когда-то, давным -давно это был усилитель Jadis DA-30.

На фото – экземпляр усилителя, аналогичный “Николаевскому”.  Заявленные производителем характеристики обещали следующее-

  • Рекомендованный диапазон нагрузок – от 4 до 16 Ом
  • Выходная мощность (@1kHz, THD ~0.6%) = 25W
  • Полоса пропускания по уровню -3dB = 20Hz…35кHz
  • Полоса пропускания по уровню -0dB = 20Hz…17кHz
  • Номинальная входная чувствительность = 320mV
  • Входное сопротивление = 100K

Ну что-же – минимум подробностей и все честно, чего не скажешь об информации на сайте jadis electronics. Как это обычно бывает  в таких случаях, в описании присутствовали мифы о “25 Вт на канал в Классе А” и о “Минимальной обратной связи”.

Схема DA-30 очень похожа на эту –  Jadis_JA30_Power_AmplifierJadis_JA30_PSU

за исключением того, что присутствуют регулятор уровня и селектор входов, выходные лампы KT88 и накал всех ламп запитан от регулируемого источника тока выпрямленного напряжения. Из схемы совершенно очевидно, что без ООС, сигнал которой снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора- эта конструкция вообще нормально работать не сможет, а лампы выходного каскада  включены в “ультралинейном” режиме  и работают в “классическом классе” АВ. Мощность, которую “выдает” такой выходной каскад без захода в класс АВ – всего лишь около 8 Вт. Тем не менее, звучал усилитель весьма приятно, насыщено, но – совершенно “не динамично”, как-бы расслабленно.

В своей системе Николай “расслабляться” никому не дает 🙂 , поэтому в скором времени усилитель подвергся серии апгрейдов, а именно – входные и выходные разъемы были заменены на WBT и Cardas, ламповые панельки – заменены на тефлоновые с цанговыми контактами,  регуляторы и коммутатор заменены на DACT, резисторы в сигнальных цепях – на Kiwame, межкаскадные конденсаторы- на Jensen Copper Foil PIO, конденсаторы в питании – на Rubycon Black Gate (тогда они еще были доступны). После этого звучание усилителя существенно улучшилось – появилась отличная детальность в сочетании с так называемой “микродинамикой”, звук стал ясный, пластичный и льющийся, комфортный и “домашний”. Пожалуй, это был технологичесий максимум  схемотехнического решения от Jadis. Но Николаю хотелось большего.  Послушав несколько моих конструкций и таки довольно сильно переживая за результат, он обратился с просьбой переделать усилитель полностью.   Ну что-же- полностью так полностью, почему бы и нет  🙂

За основу я взял усилитель “Sun Duck” – три каскада, гальваническая связь между первым и вторым каскадами, лампы выходного каскада – в триодном включении с фиксированным регулируемым смещением. Усилитель охвачен небольшой (менее 10dB) отключаемой общей ООС. Проведенные тестовые замеры показали, что выходные трансформаторы – отличного качества,  с ними каскад на KT88 в триодном включении при выдаваемой в нагрузку мощности  16Вт легко обеспечивает полосу от 20 Гц до 25 кГц, коэффициент гармоник при этом составляет менее 1%.

Силовой трансформатор, к сожалению, оказался довольно “обычным” и ощутимо нагревался при работе, поэтому я его несколько разгрузил, применив отдельный трансформатор для питания накала. В ходе тестовых прослушиваний Николаем было принято решение отказаться от электролитических конденсаторов в цепях питания- таким образом конструкция усилителя логично превратилась в двухблочную – основные конденсаторы фильтра питания были вынесены в отдельный блок. Схемы усилителя после переделки (в реальности – после двух последовательных переделок, обратите внимание на выходной каскад) —

Николай охарактеризовал звучание получившейся конструкции как “сверхдинамичное”, с выдающейся детальностью, и очень высоким разрешением. В общем, настоящий “Hi-End” весьма серьезного уровня.

Шли годы 🙂  И вот, недавно Николай по-случаю послушал еще одну интересную систему с усилителями моей конструкции – моноблоками на 300B. Вероятно, что-то в их звучании так его впечатлило, что в феврале этого года я сделал еще один, на этот раз  окончательный и бесповоротный upgrade его усилителя. Назвал его “Final Trip”  (Последнее Путешествие или  Последний “Улет” – тут уж что кому ближе)

Усилитель стал двухкаскадным, в качестве лампы первого каскада я применил пентод С3g в триодном включении, нагруженный на межкаскадный  фазоинверторный трансформатор Hashimoto A-105. Выходной каскад – на KT88 в триодном включении, с фиксированным смещением. Выходной трансформатор был перекоммутирован так, чтобы при подключенной нагрузке в 8 Ом Raa было ~ 5.6 кОм.  Основные конденсаторы фильтра блока питания по прежнему вынесены в отдельный блок, но в корпусе усилителя все-таки есть несколько электролитических конденсаторов (C1, C2).

После переделки звучание усилителя изменилось коренным образом – при сохранении всех достигнутых ранее “динамических” свойств в звуке проявилась удивительная текучесть, плавность, музыкальность, тактичность. Усилитель хочется слушать не выключая, звук захватывает, поднимает и несет в потоке музыки… В общем –  Final Trip.  🙂

Май 2009….Февраль 2015                                                                 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.