16.01.2015

Внутреннее расположение и состояние духа создало предпосылки для возврата к экспериментам в области построения ламповых УМЗЧ. Причём, не в виде изготовления законченного устройства на какой-либо связке ламп, а с целью опробования некоторых идей в поисках "своего звука"...

За время интенсивного занятия данной темой на протяжении года, было приобретено большое кол-во различных ламп, часть из которых так и остаётся пока не опробованными в конкретных схемных решениях.

Вспоминая свой первый опыт сборки УМЗЧ на лампах 6Ф5П и то кол-во вопросов, поиск ответов на которые занял долгие месяцы - я решил совместить увлекательный для меня процесс с изложением результатов на этой странице, с прицелом на то, что предоставленная информация может оказаться полезной для новичков в этой теме...

Новичкам, для начала, будет полезно почитать информацию о том, как пользоваться ВАХ-ми ламп, если вы пока не знаете, что это такое. Так же, полезна будет общая информация о лампах. Масса полезной информации размещена здесь.

Этот же материал будет корректироваться и дополняться...

Лампа 6Ф3П для первых экспериментов подходит, пожалуй, лучше других и позволяет с относительно небольшими финансовыми затратами получить вполне достойный, интересный звук. Очень может быть, что многих он устроит полностью.

Собственно, возникла идея повторить широко известную конструкцию мэтра А.Манакова. Однако, реализовав её с точки зрения своего взгляда на данную тему. Что я имею ввиду? На мой взгляд, в конструкции мэтра драйверная часть усилителя работает не в самом оптимальном режиме и триод не раскрывает всех своих возможностей... Причина тому - остаточное (назовём так) напряжение от единственного источника анодного напряжения. Я понимаю, что целью конструкции уважаемого Гэгэна была максимальная доступность элементной базы и повторяемость схемы (т.к. схемные решения, в общем-то, типовые) и ни сколько не умоляю заслуг уважаемого профессионала. Я хочу попробовать раскрыть потенциал лампы, исходя из своего представления о том, как и в каких режимах она должна работать... В прочем, обо всём по порядку.

Вот схема данного усилителя в том виде, в каком она видится мне:

Итак, в драйвере у нас будет использоваться триод с достаточно большим внутренним сопротивлением (Ri). Триод будет работать с резистивной нагрузкой и сопротивление этой нагрузки (Ra) должно быть минимум в два раза больше внутреннего сопротивления лампы. Второй момент: в УМЗЧ, как правило, лучших результатов можно достичь в случае, если лампа работает в токовом режиме. Здесь сдерживающим фактором может быть максимально допустимая мощность, рассеиваемая анодом. Посмотрев на ВАХ триода 6Ф3П я решил выбрать рабочую точку в области Ua=220В при токе покоя Ia=4мА. Впрочем, вполне допустим режим 225В/4мА.

Здесь, желтая линия - вспомогательная из расчета Ra=47кОм, зеленая линия - нагрузочная характеристика.

Рассеиваемая мощность на аноде получается меньше предельно допустимого значения в 1Вт. Эти два параметра вступают в противоречие с двумя другими параметрами, а именно: напряжение источника питания драйверного каскада (Ea1) и напряжение смещения на сетке триода (Uc1), уровень которого задаётся катодным резистором. Последний, в свою очередь, во многом определяет протекающий через лампу ток. Уменьшая резистор, мы создаём более токовый режим работы каскада, но уменьшаем уровень смещения на сетке. А этот уровень должен как-то соотноситься с выходным уровнем вашего источника сигнала и для амплитудного значения 1В (0,7RMS) должен быть несколько выше, чтобы не возникало тока сетки. Современные источники, как правило, имеют более высокое значение уровня выходного сигнала, но ввиду особенностей режимов работы ламповых каскадов, мы достаточно сильно ограничены в возможности обеспечения запаса по входу драйверного каскада. Наиболее большой запас может быть у каскадов по схеме SRPP, впрочем, это выходит за рамки текущего повествования... В выбранном режиме напряжение на сетке должно быть близким к 1.5В.

Следующий момент: анодная нагрузка триода. В нашем случае она будет составлять несколько десятков кОм. Минимум 47кОм, оптимально - около 68кОм. Учитывая протекающий в цепи ток 4мА, падение напряжения на нагрузке 47кОм составит целых 188В. Напомню, Ua я выбрал 220В, на катодном резисторе имеем чуть больше вольта. Сложив все эти значения, мы получаем напряжение источника Ea1 около 410В под нагрузкой. Для двух каскадов, соответственно, нагрузка будет вдвое больше. Следовательно, источник питания должен иметь около 300В переменного напряжения при общем токе анода около 20мА (с запасом). Запомним это значение для обмотки будущего анодно-накального трансформатора...

Проверяем рассеиваемую мощность резистора анодной нагрузки - 0,752Вт - ставим резистор 1Вт. К слову, я использую углеродистые 1-2Вт резисторы по 5руб. за штуку в розницу.

Если мы остановимся на анодной нагрузке 68кОм, то падение напряжения на нем составит уже 272В и потребуется общее напряжение источника питания более 490В. Последнее обстоятельство вступает в противоречие с номинальными напряжениями современных электролитических конденсаторов. Впрочем, можно поставить в последовательную цепь два конденсатора на напряжение 350В, потеряв в общей ёмкости. А для фильтра питания их понадобится четыре - два до дросселя и два - после. Тем не менее, как вариант - этим можно воспользоваться...

Собственно, по драйверному какаду - пока всё. Разве что, могу отметить следующее - усиление каскада в этом режиме оказалось в разы больше необходимого для пентодной части лампы.

Для тестов я записал себе CD-диск со звуковыми минутными файлами различных частот от 1Гц до 20кГц по уровню "0дБ". Файлы подготовил в программе SoundForge. Ссылка на файл образа диска. Записать образ на CD-диск можно с помощью программы ImageBurn.

Переходим к выходному каскаду на пентоде, который у нас будет работать в псевдо-триодном режиме. Здесь, ситуация примерно аналогичная. Только после выбора рабочей точки по ВАХ, необходимо учесть падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки ТВЗ (которое, по хорошему, не должно превышать значения в 100Ом) и учесть запас по току для источника анодного напряжения.

Я выбрал режим Ua=240В, ток покоя Ia0=42мА, смещение Uc2=-15В. Можно попробовать режим Ua=250В, ток покоя Ia0=40мА, смещение Uc2=-16В.

ВАХ любезно позаимствовал у господина Пермяка. Нагрузочную линию определил сам, задавшись Rэ=5кОм (450В/0.09А).

Если с током покоя всё понятно, то какое получится активное сопротивление первичной обмотки, зачастую, можно узнать точно только промерив готовый ТВЗ. Поэтому, здесь говорим только об общем принципе - потери напряжения на первичной обмотке складываем с анодным напряжением каскада, потерями на дросселе в фильтре блока питания и получаем значение напряжения источника питания выходного каскада Ea2, с учётом всё того же постоянного тока покоя и кол-ва каналов усилителя. У меня получилось переменное напряжение источника анодного питания выходного каскада - около 200В при токе нагрузки 150мА (с запасом). Можно сделать дополнительно пару обмоток по 5-10В для точного подбора напряжения во время настройки усилителя.

Около 900мА потребляет каждая лампа по накалу - получаем около 11Вт потребляемой мощности.

Для источника напряжения смещения пентодов нам понадобится около 20В переменного напряжения при минимальном токе - 10-20мА.

Суммируем потребляемую мощность всех источников - получаем около 50Вт мощности трансформатора по железу. Проще всего, заказать готовый трансформатор на тороидальном сердечнике. В Москве такой трансформатор на железе 50Вт мне обошёлся в 700руб. А вот - сам источник всех напряжений, выполненный на скорую руку для экспериментов. В качестве дросселя в фильтре питания драйверных каскадов используется первичная обмотка трансформатора ТВК-110ЛМ. Ее индуктивность составляет более 18Гн. Кстати, изначально, бумажная прокладка между подковами железа уже имеется, что необходимо для дросселя в фильтре блока питания. Диоды использованы FR307. Других фастов под рукой не оказалось. В идеале, я бы предпочел поставить FR104 - их вполне достаточно по току, а быстродействие у них выше. Все диоды зашунтированы конденсаторами К78-2 0,022мкФx1600В, хотя, для фастов в этом нет особой необходимости. Однако, я предпочитаю шунтировать диоды и большие емкости. Первым включается накал, потом - оба анодных напряжения. Можно добавить плавный разогрев накала и плавную зарядку емкостей фильтров питания Еа1 и Еа2.

Для эксперимента, в качестве ТВЗ, я задействовал трансформаторы ТС-180-2, поместив прокладку между подковами сердечника и скоммутировав обмотки таким образом, что на нагрузке 8Ом, эквивалентное сопротивление первичной обмотки (Rэ) получилось в пределах 8,3кОм. Сумма витков первичной обмотки составила 1356, во вторичной обмотке - 42 витка. Соединение для первичной обмотки следующее: 2-2', 1'-5, 6-6', 5'-7, 8-8', Ea2 к выводу 1, анод пентода - к выводу 7'. Для вторичной: 10-10', 12-12', 9-11, 9'-11'. Акустику подключаем в выводам 9-9'. Сопротивление первичной обмотки крайне мало и по причине малого кол-ва витков имеем очень маленькую индуктивность - около 2,5Гн. Последнее обстоятельство повлияет на уровень искажений в НЧ-области и границу ослабление сигнала уже где-то с 80Гц. Отсутствие должного секционирования обмоток приведёт к завалу АЧХ в ВЧ-области спектра. В общем, не призываю использовать данный вариант в качестве ТВЗ. Сам его задействовал только в процессе экспериментов, взяв то, что было под рукой, с прицелом будущей перемотки по карте мэтра для этого же железа...

По хорошему, конечно, ТВЗ нужно либо заказывать, либо мотать самостоятельно. В последнем случае, гарантии на успех меньше, т.к. не имея оборудования и должного опыта в изготовлении трансформаторов, получить правильное изделие достаточно сложно... ТВЗ - это первая деталь, на которую я готов раскошелиться в вопросе построения лампового УМЗЧ. Вторая - анодно-накальный трансформатор, следом идут лампы, корпус, монтажный провод, соединительные провода на разъёмах RCA и т.д.

Монтаж звуковой части особенностей не имеет. Разве что, землю нужно постараться развести звездой симметрично. К слову, несмотря на макетное исполнение и далеко не оптимальную длину монтажных проводников, фона в каналах при первом включении не наблюдалось...

Пройдусь по некоторым узлам схемы.

Входной потенциометр - регулятор уровня. Гуру в области строения УМЗЧ рекомендуют использовать его на номинал не более 5кОм, если такую нагрузку выдерживает ваш источник сигнала. Как правило, сейчас это не проблема. Лично я покупать ALPS сопротивлением 50кОм за десятки баксов не буду НИКОГДА! Я лучше вообще откажусь от регулятора громкости на входе и сделаю какой-нибудь пассивный делитель на два-три положения или поставлю обычный переменный резистор...

Расположение ламп. Я бы разносил их сантиметров на 10, чтобы они дополнительно не грели друг-друга. Кто-то скажет, что это ерунда, но если позволяет конструктив корпуса и эстетически это не портит картину - лучше разнести. Лампы работают в режиме, близком к максимально допустимому без принудительного охлаждения и усугублять ситуацию не стоит...

Так же, не стоит экономить на емкостях фильтра. Если есть возможность - лучше сделать отдельное питание для каждого канала, но это вдвое увеличивает кол-во компонентов и сильно укрупняет конструкцию.

Диоды для выпрямителя блока питания. Я выбрал для себя фасты FR104 - они на 1А, 400В и быстродействие у них выше, чем у тех же FR307. Считаю это оптимумом...

Межкаскадные конденсаторы - К40-У9 (0,47мкФ), ФТ-3 (0,22мкФ), К71-7 (0,402мкФ).

Использую припой с добавлением серебра. Для монтажа использовал одножильный провод из сетевого кабеля (витая пара).

В общем, все, что можно купить за три копейки, без фанатизма... Поскольку, нет смысла отдавать за Дженсены и Тамуру большую деньгу, если нет качественной акустики - все должно гармонировать и соответствовать друг-другу. Либо поднимать уровень целиком (а совершенству предела нет, как известно), либо делать все из компонентов за три копейки...

Продолжение следует...

20.01.2015

Поставил ТВЗ от Матюшина на 5К/8Ом. Совсем другая табакерка... Активное сопротивление первичной обмотки - 183Ом (3000 витков - два слоя по 1500 витков между слоями вторичной обмотки, 120 витков три слоя во вторичной обмотке в параллель) - многовато. Однако, детальное прослушивание и сравнение фактуры еще впереди, как и подбор ламп, впрочем.

21.01.2015

А вот мой вариант нагрузочной характеристики для триода лампы 6Ф5П, Ra=20-22кОм

Линейная область находится выше, но максимальная рассеиваемая на триоде мощность по паспорту - всего 0,5Вт. Возможно, это - перестраховка и можно попробовать сместиться, скажем, в область 150В/5мА, но я пока не пробовал...

Расчет для пентодной части в псевдо-триоде:

Здесь, на мой взгляд, оптимально использовать трансформатор с Ra=4кОм, Ua задать 180В при токе покоя 48мА. Напряжение смещения будет в пределах -15-16В. Т.е. для триода и пентода ламы 6Ф5П задаются совсем не те режимы, которые нужно использовать для 6Ф3П...:) 

22.01.2015

В наличии было пять штук 6Ф3П - попробовал подобрать. Надо сказать, что лампы очень сильно отличаются между собой. Однако, одну пару подобрать удалось. Принцип подбора был простой - вставлял по одной лампе (предварительно, все лампы были выдержаны под накалом по несколько часов) и при неизменном напряжении смещения сравнивал ток покоя после прогрева.

Впереди, прослушивание разных межкаскадных конденсаторов. Есть около шести типов.

01.02.2015

Данные анодно-накального трансформатора:

-тороидальное железо мощностью 60Вт;

-первичная обмотка на напряжение 220В/270мА, выполнена проводом 0,355мм;

-вторичная обмотка для питания триодов - 305В/20мА, выполнена проводом 0,125мм;

-вторичная обмотка для питания пентодов - 200В/100мА, выполнена проводом 0,2мм;

-вторичная обмотка для смещения - 20В/20мА, выполнена проводом 0,125мм;

-вторичная накальная обмотка - 6,3В/2А, выполнена проводом 1мм.

На сколько я понял, трансформатор изготавливался из расчета максимально допустимой плотности тока 3А/мм.кв. Вторичную обмотку питания пентодов сейчас я бы сделал на ток 120-150мА и намотал бы ее проводом 0,25мм или даже 0,28мм.