Однокаскадный ламповый умзч на 4вт (6п9), схема и описание

Конструкция усилителя

Усилитель собран на П-образном шасси размерами 335x150x50 мм. На верхней части шасси, прикрытой дюралюминиевой фальшпанелью, размещены трансформаторы и лампы. Сетевой трансформатор прикрыт стальным кожухом размерами 90x90x100 мм.

Рис. 3. Внешний вид лампового усилителя.

Вокруг выходных трансформаторов, по углам, установлены стойки квадратного сечения, к которым прикреплены дюралюминиевые пластины, прикрывающие выходные трансформаторы. Получившийся короб имеет внешние размеры 90x94x240 мм. По периметру шасси облицовано отделочным ламинированным уголком с внешними габаритами 50x174x352 мм (рис. 3).

Облицовка — из дубовых или берёзовых дощечек, покрытая лаком, только прибавит изделию респектабельности.

В задней части корпуса расположены клеммы для подключения проводов кабелей к АС. На лицевой части шасси установлены регулятор громкости, выключатели анодного и сетевого напряжения, индикаторный светодиод. Лицевая часть также прикрыта дюралюминиевой фальшпанелью размерами 58×184 мм.

Все металлические поверхности покрашены термопорошковым способом. Надписи нанесены методом лазерной гравировки и зачернены (рис. 4).

Рис. 4. Надписи нанесены методом лазерной гравировки.

Разводка проводов и монтаж усилителя внутри шасси показаны на рис. 5.

Рис. 5. Разводка проводов и монтаж усилителя внутри шасси.

Сборку усилителя начинают с установки ламповых панелей, сетевого и выходных трансформаторов, дросселей, плат блока питания и разводки накальных цепей, которые проведены толстыми (сечением 0,5 ммг) свитыми проводами.

Цепи накала максимально удалены от входных цепей усилителя. Все детали блока питания смонтированы на трёх печатных платах рис. 6 — рис. 8.

Рис. 6. Детали блока питания (плата 1).

Рис. 7. Детали блока питания (плата 2).

Часть мелких деталей усилителя смонтирована навесным монтажом. Некоторые детали припаяны непосредственно к выводам ламповых панелей, а основная их часть смонтирована на лепестках монтажной платы.

В качестве общего провода использован лужёный медный провод, установленный на изоляционных стойках между монтажной платой и ламповыми панелями. Шасси электрически соединено с общим проводом около входных разъёмов.

Цепи от входных разъёмов к регулятору громкости и от регуляторов громкости к входу усилителя разведены экранированным проводом минимальной длины. Учитывая уровень входного сигнала, входные цепи можно развести и обычной витой парой. В этом случае провода пары используют как сигнальный и общий.

Рис. 8. Детали блока питания (плата 3).

Комментарии

1. Выпуск серийных K2-W начался в январе 1953 года. Производство было отлажено в 1952 году, а принципиальная схема была отлажена ещё в 1940-е годы.
2. Компания National Union, основанная в 1929 году при участии капитала RCA, и производившая лампы по заказам RCA, GE и Westinghouse, в описываемое время уже угасала. В 1954 году её электровакуумное производство перешло под контроль Sylvania, в 1960 году бренд National Union прекратил существование.
3. В сдвиг цифр внутрь буквенного кода (ECC83 → E83CC) обозначал особо высококачественный вариант базовой лампы. Электрически ECC83 и E83CC были идентичны.
4. Абсолютные максимальные значения — предельные величины эксплуатационных параметров и условий окружающей среды для любого экземпляра данного типа, которые нельзя превышать ни при каких обстоятельствах, даже в самых тяжёлых условиях эксплуатации. Производитель, декларирующий абсолютные максимальные значения, не принимает на себя ответственность за последствия возможных отклонений в характеристиках ламп, напряжения питания и сигналов и так далее.
5. Средние расчётные предельные значения — предельные величины режима эксплуатации и условий окружающей среды для образцовой лампы данного типа. Производитель, декларирующий такие показатели, принимает на себя ответственность за работоспособность лампы в этом режиме при любых нормальных отклонениях в характеристиках ламп, напряжения питания и сигналов и так далее.
6. Абсолютное максимальное значение при протекании любого ненулевого тока. Для полностью запертой лампы предельно допустимое напряжение равно 550 В.
7. Инфракрасные светодиоды непригодны из-за слишком малого, а синие и светодиоды — из-за слишком большого, несовместимого с областью нормальных режимов 12AX7, падения напряжения на диоде.
8. Равновесный потенциал гридлика слабо зависит от напряжения на аноде — столь слабо, что им можно пренебречь. Основной фактор разброса — конструктивные различия ламп, работающих в недокументированном режиме
9. Бленкоу оговаривает, что это верно лишь для частот, не превышающих 1 кГц. На частотах свыше 1 кГц внутреннее сопротивление транзисторного ГСТ падает, что ведёт к росту нелинейных искажений
10. Эффект Миллера порождает входного и выходного фильтров. Чем больше ёмкость нагрузки, тем меньше её полное сопротивление на высоких частотах, и соответственно тем меньше коэффициент усиления на высоких частотах. Но чем ниже коэффициент усиления — тем ниже миллеровская ёмкость, и тем выше частота среза входного фильтра. Частоты среза двух полюсов «разбегаются» в разные стороны. Реализовать фильтр второго порядка на миллеровской ёмкости триода невозможно.
11. Третья составляющая шума — дробовой шум тока сетки — в типичных применениях 12AX7 отсутствует.
12. Точнее, плотность дробового шума обратно пропорциональная крутизне анодно-сеточной характеристики. Для каждой конкретной лампы крутизна монотонно возрастает по мере роста анодного тока.

Схема усилителя

Схема одного канала стереофонического усилителя с блоком питания представлена на рис. 1. Это однотактный усилитель мощности на двух пентодах, включённых параллельно, без ООС, с фиксированным смещением, обеспечивающим анодный ток каждой лампы 30 мА. Можно использовать и автоматическое смещение.

Для этого в цепь катода каждой лампы следует включить резистор сопротивлением 68… 100 Ом (подбирают для каждой лампы по анодному току) мощностью 0,5 Вт, зашунтированный оксидным конденсатором ёмкостью 500… 1000 мкФ на номинальное напряжение 16 В.

От качества этого конденсатора в значительной степени зависит звучание. Третью сетку при этом соединяют с катодом, туда же нужно присоединить и нижний по схеме вывод стабилитрона VD7.

Пентод 6П9 на выходе УМЗЧ — определённый вызов современным представлениям, в соответствии с которыми считается, что хорошее звучание можно получить, применяя только триоды либо пентоды и тетроды в триодном включении.

Действительно, триод более линеен и его внутреннее сопротивление меньше (соответственно меньше и индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора).

Но максимальная выходная мощность такого усилителя на 6П9 снижается, уменьшается и чувствительность. С другой стороны, существует немало сторонников пентод-ных усилителей, утверждающих, что музыкальные произведения определённых жанров лучше звучат именно с пен-тодными усилителями.

Кроме того, главный козырь описываемого усилителя в том, что он однокаскадный, а перевод ламп в триодный режим потребует второго каскада усиления. И сложно сказать заведомо, что будет звучать лучше: двух- либо трёхкаскадный УМЗЧ на триоде или однокаскадный на пентоде .

Нужно отметить, что при параллельном включении ламп требуется их подбор. Ведь в таком усилителе лампы работают как бы «дуэтом». И результат во многом зависит от того, насколько хорошо они подобраны, сделать это самому несложно, имея возможность их выбора: 6П9 — лампа не дорогая.

Основное отличие схемы усилителя на рис. 1 от приведённой в (3] — это наличие стабилизатора напряжения для второй (экранирующей) сетки. Контрольное прослушивание показало, что введение стабилизатора заметно улучшило звучание.

Дело в том, что линейность пентода очень сильно зависит от стабильности напряжения на второй сетке, а на больших амплитудах сигнала напряжение на второй сетке тоже начинает меняться. Конденсатор фильтра между сеткой и общим проводом не всегда справляется с таким явлением (на самых низких частотах).

Рис. 1. Принципиальная схема лампового усилителя на лампах 6П9.

В этой конструкции применён параметрический стабилизатор на шести стабилитронах КС524Г и одном КС512А на общее напряжение 150 В. Цепь стабилитронов зашунтирована конденсаторами МБГО ёмкостью 4 мкФ и оксидным ёмкостью 100 мкФ на 160 В (Jamicon).

Вместо цепи стабилитронов можно применить один КС650А. При этом для двух каналов необходимо подобрать два с нужным напряжением стабилизации и установить их на теплоотводы (рассеиваемая мощность — 1,5…2 Вт).

Стабильное напряжение для второй сетки можно обеспечить также с ламповым (на СПЗП) или транзисторным стабилизатором. Резисторы R3, R4 в анодных цепях служат для контроля анодного тока при налаживании. Падение напряжения на них в милливольтах численно равно току анода в миллиамперах. После налаживания их можно исключить.

Выключатель питания SA1 включён последовательно с сетевой обмоткой трансформатора. Для увеличения срока службы ламп, с целью их защиты от подачи анодного напряжения в непрогре-том состоянии, непосредственно в цепь анодного напряжения установлен ещё один выключатель SA2.

Об измеренных параметрах усилителя

Параметры усилителя по современным меркам могут показаться скромными. Номинальная выходная мощность — 3 Вт, максимальная — 4 Вт (при входном напряжении 2 В), по современным меркам совсем немного. Но это «ламповые» ватты!

В силу плавного, мягкого ограничения амплитуды выходного сигнала в лампах, по сравнению с транзисторами. эта мощность эквивалентна десятку «транзисторных» ватт, по субъективному восприятию звука. Этот феномен хорошо знаком любителям «лампового» звука. Для комфортного прослушивания лампового усилителя в современных квартирах с «правильной” АС, как правило, достаточно 1… 1,5 Вт.

Полоса рабочих частот по уровню -3 дБ равна 20…20000 Гц. На рис. 9 представлен спектральный состав выходного сигнала одного из каналов, при выходной мощности 1 Вт. На рис.

10 — то же при выходной мощности 3 Вт Гармонические искажения — THD в англоязычной аббревиатуре, точнее коэффициент гармонических искажений, THD+N — то же плюс шумы усилителя, выраженные в процентах. Полученные значения искажений (4 %) являются неплохим результатом для лампового усилителя.

Рис. 9. Спектральный состав выходного сигнала одного из каналов, при выходной мощности 1 Вт.

Конечно, современные транзисторные усилители имеют более низкие искажения, но их формальное сравнение, без учёта спектрального состава сигнала, лишено всякого смысла.

В силу особенностей двухтактных схем современных транзисторных усилителей, в них подавлены чётные гармоники, что приводит к формальному снижению значения коэффициента гармоник. Но преобладание нечётных гармоник, особенно третьей при отсутствии второй, негативно влияет на субъективное восприятие звучания.

Эксперименты показали, что более благоприятно на слух воспринимаются фонограммы, воспроизводимые усилителями, в спектре искажений которых гармоники плавно спадают по мере их номера, но их спектр должен быть коротким. В отличие от транзисторного, такое звучание не утомляет, обогащая звучание вокала и музыкальных инструментов.

Рис. 10. Спектральный состав выходного сигнала одного из каналов, при выходной мощности 3 Вт.

Контрольные прослушивания оркестровых фонограмм показали, что усилитель обеспечивает хорошую панораму звучания, инструменты находятся каждый на своём месте, причём их звучание локализовано не только в горизонтальной плоскости, но и в глубину, и по высоте. Отсутствует какая-либо привязка звука к громкоговорителям. Конечно, всё это справедливо только при соответствующем качестве записи. Все огрехи фонограммы сразу становятся заметными.

Громкоговорители для пентодного УМЗЧ

Не пытайтесь использовать ламповый усилитель с напольными мощными АС «Jamo» или советскими S90. Это верный путь к дискредитации ламповых усилителей небольшой мощности.

Эти многополосные АС рассчитаны для работы с транзисторными усилителями выходной мощностью до 50…100 Вт и малым выходным сопротивлением.

Они малочувствительны (84…86 дБ/Вт/м) и имеют сложный частотно-зависимый импеданс. Ламповые усилители, а особенно пентодные, этого не любят.

Лучшим вариантом АС для пентодного УМЗЧ считается АС с одной широкополосной динамической головкой, имеющей характеристическую чувствительность 92…93 дБ/Вт/м.

Такие головки могут быть установлены на акустической панели или в открытом корпусе. Например, головки Fostex FE206E, Fostex FE207E имеют достаточную чувствительность, и для них рекомендовано сложное акустическое оформление (как правило, с обратным рупором). Аналогичные головки Visaton BG 20/8, BG 17/8, имеющие пониженное значение полной добротности, рассчитаны, как правило, на оформление с фазоинвертором.

Кроме того, большинство таких современных динамических головок рассчитано на более высокую мощность, нежели может обеспечить описываемый УМЗЧ, поэтому их потенциал не будет полностью реализован. К таким изделиям можно отнести и широкополосные динамические головки Supravox.

Из отечественных изделий можно использовать старые динамические головки небольшой мощности. К ним относятся пользующиеся заслуженной популярностью у любителей лампового звука отечественные широкополосные головки 10ГДШ-1 (10ГД-36К), имеющие чувствительность 93 дБ/Вт/м, не требующие сложного акустического оформления.

Такую головку можно установить в открытый или закрытый корпус, а также на акустической панели достаточных размеров (шириной 40. .50 см и высотой 80.120 см). Если их подвес повреждён, его можно заменить новым, который можно приобрести через рекламные предложения в Интернете.

Недорогим вариантом для АС являются и динамические головки 4ГД-35, которым многие отдают предпочтение при прослушивании гитары. В качестве ВЧ-звена к ним можно использовать высокочастотные головки 2ГД-36, включённые через конденсатор ёмкостью 2…3 мкФ.

На рубеже 60-70-х годов прошлого века Рижским радиозаводом имени А. С. Попова выпускались ламповые радиолы «Симфония», «Симфония-2», «Симфония-003”. Применявшиеся там НЧ-головки 5ГД-3 RRR и 6ГД-2 RRR («Симфония-003») до сих пор высоко ценятся и могут быть использованы при создании АС. Их ещё можно приобрести на интернет-аукционах.

Если ламповый усилитель предполагается использовать совместно с компьютером, а АС должна располагаться в непосредственной близости, то в этом случае громкоговорители должны иметь небольшие размеры. Лучшим бюджетным вариантом в этом случае может стать применение динамических головок ЗГД-38, устанавливаемых в отечественных телевизорах.

Достать их совсем не сложно, и в правильном акустическом оформлении они переиграют многие компьютерные АС. Если в ваши планы не входит изготовление АС, то среди прочих хорошим вариантом может быть использование полочных громкоговорителей. Требования по чувствительности остаются прежними. С ламповым УМЗЧ можно использовать акустические системы 15АС-109, 25АС-101.

В этом случае я бы рекомендовал исключить встроенные в них фильтры, присоединив ВЧ-го-ловку к НЧ-головке через разделительный бумажный конденсатор ёмкостью 2.. 4 мкФ.

В заключение нелишне ещё раз подчеркнуть, что ламповые усилители с выходным каскадом на пентодах или лучевых тетродах звучат лучше с широкополосными головками.

Высокое выходное сопротивление пентодно-тетродных УМЗЧ в этом случае уменьшает их интермодуляционные искажения В области основного резонанса динамической головки необходимое демпфирование следует обеспечить повышением акустического сопротивления излучения.

Для этого можно рекомендовать обёртывание корзины НЧ-головки демпфирующим материалом (плотной тканью) или изготовлением ПАС при открытом акустическом оформлении.

С. Гришин, г. Волжский Волгоградской обл. Р-11-17.

Литература:

1. AOpen AX4GE Tube-G — www.techwarelabs.com
2. Кацнельсон Б. В, Ларионов А. С.Отечественные приёмно-усилительные лампы и их зарубежные аналоги. Справочник, 1981.
3. Life in a vacuum 6П9. — Вестник А.Р.А., 2000. № 6, с. 40. 41.
4. Агеев С. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? — Радио, 1997, №4, с. 14-16 URL
5. Торопкин М. В. Ламповый Hi-Fi усилитель своими руками. — Наука и техника. С.-Пб.. 2006.