Усилитель на транзисторах: виды, схемы, простые и сложные. Однотактный высококачественный ламповый усилитель мощности Выбор схем для сборки

Андрей ВРУБЛЕВСКИЙ, Дмитрий ЧУМАНОВ

В последние годы для всего мира характерен устойчивый и интерес к однотактным усилителям. Ими восторгаются, их критикуют, о них спорят. Появилось немало и любительских конструкций, и промышленных моделей, в том числе в самых высоких (до сотен тысяч долларов) ценовых категориях. Можно даже сказать, что мир разделился на два лагеря - ярые поклонники однотактной схемотехники и ее не менее ярые противники.

Сторонники однотактных усилителей указывают в первую очередь на их субъективно определяемые качества: особая чуткость, певучесть звучания, «музыкальность» (последнее слово приходится взять в кавычки, так как не всегда понятно, что именно под ним подразумевается). Доводы противников, напротив, основываются на самых что ни на есть объективных данных Это, как правило, невысокая мощность, ограниченный (как снизу, так и сверху) частотный диапазон, и высокий уровень измеряемых искажений. Можно, конечно, возразить, что фирма «WAVAC» выпустила 100-ваттный однотактный усилитель; что частотный диапазон усилителя «ML2» фирмы «LAMM Industries» составляет 3-80000 Гц без ООС, но, боюсь, эти аргументы покажутся неубедительными, если вспомнить, какой ценой (30-35 тыс. долларов) это все достигнуто.

На фото модный усилитель фирмы «WAVAC» для тугих кошельков

А потому спустимся с небес на землю и попробуем ответить на вопросы, актуальные для большинства любителей музыки: какая мощность реально необходима для прослушивания в домашних условиях и какой приемлемый уровень нелинейных искажений? Кажется, было бы естественным сказать, что, дескать, мощности чем больше, тем лучше, а искажений, разумеется, наоборот. Увы, на деле все не так просто, Высокая мощность достигается переводом выходного каскада в класс АВ, что вызывает неизбежный рост искажений всех видов, а заметного, начиная с нескольких процентов, уменьшения этих искажений можно добиться, только прибегнув к глубокой отрицательной обратной связи, про которую до нас было написано достаточно, чтобы понять - качество звучания с ее помощью повысить не удастся, можно лишь заменить одни искажения другими. Банальный пример: 0.003% гармоник при 100 Вт мощности - цифры, типичные даже для относительно дешевого транзисторного усилителя. Так с чем же связано бедное, даже убогое, лишенное всякой эмоциональности звучание большинства таких усилителей?! За все в этом мире приходится платить, и я рамках одной ценовой категории вам неизбежно придется выбирать между мощностью и качеством.

Но все не так уж безнадежно. На вопрос о необходимой мощности убедительно ответил А. М. Лихницкий в своей статье «Мощность» . Согласно его выводам, акустическая система чувствительностью 90 дБ в паре с усилителем мощностью 10 Вт способна в комнате площадью 20 м2 создать звуковое давление, необходимое для полноценной передачи forte fortissimo симфонического оркестра. Господа аудиофилы, зачем же больше?

Теперь поговорим об уровне нелинейных искажений. Нам придется обратиться к некоторым выводам психоакустики, утверждающей, в частности, что на слух заметность нелинейных искажений для гармоник разного порядка неодинакова. Большинство исследователей сходятся на том, что 1% второй гармоники не заметят даже профессиональные эксперты, а основная масса испытуемых обнаруживает ее примерно с 1,8-3,5%. К сожалению, не совсем так обстоит дело с гармониками более высокого порядка. Согласно эмпирическим наблюдениям заметность на слух какой-либо гармоники прямо пропорциональна квадрату ее номера. Исходя из этого. 0,1%. скажем, десятой гармоники и 2.5% второй вызовут соизмеримое (хотя и по-разному проявляющееся) ухудшение качества звучания. Более того, одни гармоники могут маскировать присутствие других, так, в частности, третья гармоника становится менее заметной при наличии второй. Спектральное сочетание плавно спадающих по уровню гармоник (вторая наибольшая, третья меньше, четвертая еще меньше и т. д.), является для нашего слуха наиболее благозвучным. Более подробно об особенностях слухового восприятия можно прочитать в . мы же отметим только, что приводимые в паспорте сведения о совокупном уров­не нелинейных искажений без указа­ния спектра этих искажений ровным счетом ничего (!) не говорят о качестве звучания.

Предположим, мы вас убедили, и мощность в несколько ватт при не­скольких процентах гармоник вас устраивает, но почему обязательно при однотактной схеме? Заглянем в старый учебник по ламповой схемотехнике . Там черным по белому прописаны четы­ре основных преимущества двухтактных ламповых выходных каскадов: - отсутствие постоянного подмагничивания в выходном трансформаторе: - увеличенная (в классе А как минимум вдвое) выходная мощность; - компенсация четных гармоник в выходном сигнале; - пониженная чувствительность к пульсациям питающего напряжения.

Учебник был написан около полувека назад, и, хотя законы физики за это время не изменились, стоит задуматься, к чему мы стремимся, применяя эти законы. При внимательном прочтении знакомых еще со студенческих времен страниц можно заметить, что основным стремлением схемотехники в те годы было получение все более высокой мощности при уменьшении габаритов и веса. Сейчас мы ставим перед собой обратную задачу - получение максимально достижимого качества звучания, невзирая на габариты и вес. Так может попробуем пойти обратным путем - от класса В к классу А, от двухтактного каскада к однотактному? Давайте рас­смотрим так называемые недостатки однотактных выходных каскадов.

1. Постоянное подмагничивание в выходном трансформаторе. Оно не только уменьшает индуктивность первичной обмотки, но и заставляет железо рабо­тать по частному циклу гистерезиса (го­воря не вполне технически грамотно, в «чистом классе А»), то есть в режиме с повышенной линейностью, особенно на малых сигналах, без той вроде бы загла­женной, но все-таки присутствующей «ступеньки» при переходе через ноль, что присуща двухтактному режиму работы (может быть, с этим связа­но главное преимущество однотактников - потрясающая микродинамика?). Уменьшение индуктивности компенсировать достаточно просто - увеличив габариты и вес, мы ведь договорились, что они для нас не главное.

2. Выходная мощность двухтактного каскада, работающего в классе А. равна выходной мощности однотактного каскада, построенного на той же паре ламп, но включенных параллельно. Класс АВ мы здесь не рассматриваем ввиду невозможности его реализации без ООС.

3. Компенсация четных гармоник в двухтактном каскаде в силу указанных выше особенностей слуха приводит чаще всего к субъективному ухудшению качества звучания. Не случайно некоторые разработчики, как у нас, так и за рубежом, пытаясь приблизить звучание своих двухтактных аппаратов к звучанию однотактных путем перекоса в фазоинверторном каскаде, подмешивают к сигналу вторую гармонику. Увы, это не решает всех проблем, связанных с двухтактниками.

4. Повышенная чувствительность однотактных каскадов к пульсациям питающего напряжения преодолевается в результате простого увеличения емкости фильтрующих конденсаторов блока питания, что при их нынешних размерах и стоимости не представляет сложности.

Вот мы и пришли к неожиданному выводу: большинство декларируемых недостатков однотактного усилителя при ближайшем рассмотрении оказываются его достоинствами, остальные же на сегодняшний день легко устранимы за счет увеличения габаритов, веса, и, как следствие, стоимости. Небольшая мощность при больших габаритах, весе и стоимости - насколько это приемлемо, пусть каждый решит для себя сам. Нам же представляется вполне естественным, что усилитель высокого класса, способный в соответствующем тракте доставить ни с чем не сравнимое наслаждение любителю музыки, имеет внушительные размеры и вес и стоит больше, чем посредственный аппарат, хотя бы и с мощностью на порядок выше.

Конечно, бывают ситуации, когда без высокой мощности не обойтись, например, при озвучивании дискотеки, но в домашних условиях грамотно спроектированный однотактный триодный усилитель без обратной связи мощностью 5 - 10 Вт с типичным уровнем искажений около 5-6% при полной мощности (и соответственно около 1.0% при мощности 1 Вт), работая на акустическую систему чувствительностью 90 дБ и более, способен обеспечить весьма высокое качество звучания, зачастую не­достижимое для аппаратов, использующих какую-либо другую схемотехнику.

Внимательный читатель может отметить, что большая часть сказанного выше в равной мере относится и к транзисторным однотактным усилителям. Совершенно верно, в мире существует и такое направление, его яркими представителями являются усилители серии «Pass Aleph» Нельсона Пасса. Мы не против транзисторов, но все же заметим, что на сегодняшний день ламповый триод является самым линейным усилительным элементом, и с его помощью получить высокое качество звучания, во всяком случае, проще. Подтверждением этому служит и тот факт, что в самых высоких ценовых категориях мы видим только ламповые однотактники.

Ну, хорошо, скажете вы, допустим. Но какое отношение все это имеет к большинству любителей музыки, а нашей стране, не имеющих возможности приобрести не только готовый усилитель «Саrу» или «Audio Note», но и необходимые для их построения компоненты - лампы 300В производства «Western Electric», трансформаторы «Tango», конденсаторы «Black Gate» и «Multicap», серебряные провода «Kirnber Cable»? А вот какие. Тем из вас, кто знает, за какой конец брать в руку паяльник, мы предлагаем самостоятельно собрать из доступных деталей простой в изготовлении и на­стройке ламповый усилитель, способный, тем не менее, продемонстрировать все преимущества однотактного лампового звука, о которых мы так много говорили.

Схема. Однотактный ламповый усилитель из доступных деталей

Из возможных вариантов мы предпочли усилитель на выходных лучевых тетродах 6ПЗС в триодном включении. Этот аппарат явился прототипом серийной модели «Avant Electric Nostalgia», отличающейся от него некоторыми до­работками, вызванными, в частности, технологическими требованиями серий-нот производства.

Основные технические параметры усилителя:
выходная мощность 7 Вт при коэффициенте нелинейных искажений 6%,
чувствительность 0,4 В,
полоса рабочих частот на полной мощности не хуже 12 Гц - 30 кГц без ООС.

Выходная лампа 6ПЗС была выбрана нами, во-первых, за ее доступность и низкую (около 20 рублей на питерском радио рынке) цену. Во-вторых, за достаточно высокую линейность в триодном включении я многообещающий спектр гармоник (относительно высокая вторая гармоника и низкая третья). Напомним, что эта лампа, точнее ее прототип 6L6, разрабатывалась специально для ис­пользования в звуковых трактах. И в-третьих, за ее теплое (тут самое время вспомнить про спектр гармоник) и - все-таки не обойтись без этого слова - «музыкальное» звучание, даже в сравнении с такими серьезными соперниками, как EL34 и 6550, Два относительных не­достатка этой лампы в триодном вклю­чении - небольшую выходную мощ­ность (3,5 Вт) и достаточно высо­кое внутреннее сопротивление (около 1.5 кОм) - мы преодолели, включив две лампы параллельно. Следует заметить, что среди российских радиолюбителей распространено необоснованное, на наш взгляд, мнение о недопустимости параллельного включения ламп. Не желая углубляться в дискуссию на эту тему, привезем простой пример. Один из самых дорогих (как-никак 330 тысяч долларов) усилителей всеми уважаемой фирмы «Audio Note», а именно «Gaku-Оn», имеет на выходе две включенные параллельно лампы, что вовсе не мешает его счастливым обладателям наслаждаться музыкой. Так или иначе, включив параллельно лампы 6ПЗС, мы полу­чили внутреннее сопротивление 750 Ом и 7 Вт триодной мощности. Ну, чем не «трехсотка»?!

Рассмотрим схему подробнее. Входной каскад, он же драйвер, вы­полнен по схеме с динамической на­грузкой (SRPP) на одном из лучших отечественных малосигнальных триодов 6Н9С, Применение SRPP объясняется не каким-то нашим особым расположением к таким каскадам, а тем, что мы попробовали разные варианты (один триод с анодной нагрузкой, параллельное включение двух триодов и т. п.) и остановились на SRPP. как на обеспечившей наилучшее, по нашему мнению, качество звучания. Выходной каскад, как упоминалось выше, выполнен на двух лучевых тетродах 6ПЗС в триодном включении. Для того чтобы свести к минимуму нелинейные искажения, выходные лампы подобраны парами по анодному току и крутизне с точностью 1,5% и при необходимости заменяются тоже парами. Тем, у кого нет возможности подобрать лампы, советуем не расстраиваться и ис­пользовать те лампы, которые есть (желательно все же из одной партии), так как разброс параметров ламп приводит к росту в основном второй гармоники, что не должно радикально ухудшить звучание. Выбранные нами режимы ра­боты выходных ламп могут, на первый взгляд, вызвать недоумение. В частности - напряжение на второй сетке, почта на 100 В превышает величину, указанную в справочнике, В свое оправдание мы сошлемся на статью , где доказывается возможность применения пентодов и лучевых тетродов в триодном включении с превышением некоторых справочных режимов без существенного снижения ресурса работы ламп.

Наш многолетний опыт работы с лампами это подтверждает, к тому же стоимость 6ПЗС не столь велика (в отличие от, скажем, 300В), и замена даже всего комплекта ламп один раз в несколько лет вряд ли заметно скажется на чьем-то бюджете. Нагрузкой выходного каскада служит трансформатор.

Выходной трансформатор , конечно же, является важнейшим элементом конструкции. От него зависит, пожалуй, не меньше, чем от выходной лампы. В нашем варианте он выполнен на Ш-образном сердечнике из трансформаторной стали толщиной 0,35 мм (вполне подойдет ШЛ-сердечник на стали Э310-330), ширина среднего стержня 25 мм, высота табора 40 мм, Первичная обмотка состоит из четырех секций по 510 + 1190 + 1190 + 510 витков провода ПЭВ или ПЭТВ диаметром 0,28 мм. Между ними расположены три секции вторичной обмотки по 216 витков провода диаметром 0,71 мм. От 130-го витка можно сделать отвод для 4-омной нагрузки. Все секции первичной обмотки соединены последователь­но, вторичной - параллельно. Между обмотками проложена конденсаторная бумага (можно использовать и обычную бумагу) толщиной 0.3 мм. После намотки катушка пропитана техническим воском (смесь парафина и перелина). Сердечник собран: Ш-пластины и I-пластины отдельно, между ними с по­мощью пластины из изолирующего материала выставлен зазор 0.25 мм.

Это не единственно возможная конструкция выходного трансформатора. Вполне допустимо использование других конструкций, например, в последние годы получил распространение двух катушечный вариант па ПЛ-сердечнике, имеющий определенные достоинства (впрочем, как и недостатки), В таком случае рассчитывать трансформатор придется самому. На­помним, что необходимые для расчета сведения вы можете почерпнуть в , а также укажем основные параметры. Прежде всего, это сопротивление первичной обмотки по переменному току 2,5-3.0 кОм, а также ток постоянного подмагничивания не менее 120 мА. Единственное предостережение: не используйте сердечники с площадью среднего стержня менее 10 см2 (габаритной мощностью менее 150 Вт), иначе вряд ли вы получите приемлемые характеристики па низких частотах.

Блок питания собран па кенотроне 5ЦЗС , что не случайно. Практика показывает, что кенотронное питании способно существенно повысить качество звучания усилителя, какие бы полу­проводниковые диоды вы до этого ни использовали. Неслучайно в самых дорогих моделях применяются именно кенотроны. Для силового трансформа­тора мы использовали магнитопровод Ш25×50, первичная обмотка содержит 770 витков провода ПЭВ диаметром 0,63 мм, повышающая обмотка - 1340 - 1340 витков провода диаметром 0,315 мм, накальные обмотки - соответственно 19 витков провода 1,25 мм для питания кенотрона, 24 витка того же провода для питания накала выходных ламп, и 24 витка провода 0,71 мм для питания накала входных ламп, Можно использовать и другой магнитопровод от трансформатора мощностью не менее 150 Вт, произведя расчет самостоятельно.

Все детали установлены на алюминиевом шасси и соединены между собой с помощью навесного монтажа. Старайтесь максимально использовать выводы самих элементов: там, где их не хватает, применяйте провод МГТФ-0.35, особое внимание уделите «земляным» цепям. Основные требования к монтажу: провода должны быть по возможности короткими и ни при каких условиях не допустимы замкнутые контуры, иначе у вас получится не усилитель, а радиоприемник. Собранная без ошибок схема наст­ройки не требует. Желательно только проконтролировать с помощью тестера напряжения и токи в указанных точках. Если измеренные значения отличаются от приведенных на схеме не более, чем на 10%. - все в порядке. Грубые отличия, скорее всего, указывают на ошибку в монтаже или на неисправность какого-либо элемента.

Перед первым включением проверьте монтаж самым тщательным образом. Это избавит вас от острых ощущении. Если при включении ваш усилитель не подал сигналов тревоги (запах гари, искры, громкие щелчки и т. п.), дайте ему прогреться 10-15 минут и приступайте к измерениям.

При правильном монтаже «земляных» цепей уровень фона в ваших АС должен быть достаточно низким. С акустической системой чувствительностью 90 дБ он слышен, только если ухо под­нести вплотную к низкочастотному динамику В противном случае придется поэкспериментировать с расположением деталей и проводов, что иногда может занять даже несколько дней. Но, так или иначе, это решаемая задача, и, следовательно, вы с нею справитесь.

Теперь затронем такой больной вопрос, как типы применяемых элементов . Почему больной? По этому поводу нам приходилось читать и слышать прямо противоположные мнения, начиная с то­го, что наши отечественные компоненты ничем не хуже (а то и лучше) самых дорогих и престижных зарубежных, и кончая тем, что без «Black Gate» и «Multicap» нечего даже пытаться получить приличный звук. Подробное рассмотрение этих вопросов выходит за рамки статьи, и мы ограничимся лишь некоторыми частными рекомендациями, основанными на нашем личном опыте.

Типы элементов, указанные на схеме, гарантируют вам некоторый начальный уровень качества, причем вполне сравнимый с присущим некоторым недешевым зарубежным моделям. А дальше, исходя из ваших вкусов и возможностей, попытайтесь подняться на более высокий уровень. Только не требуйте от этой схемы слишком многого, и она вас не разочарует. Итак, начнем по порядку.

Потенциометр, стоящий на входе, способен радикальным образом повлиять на качество звучания. К сожалению, достойной заменой дорогостоящему «ALPS» может стать разве что ступенчатый аттенюатор, скажем, на основе отечественных герконов с золочеными контактами.

Не меньшее влияние на звук оказывает и замена переходной емкости. Если у нас есть возможность, советуем попробовать «Multicap RTX» или «Jensen», известные не менее, чем «Audio Note». Они звучат весьма по-разному, но каждый из них, на наш взгляд, заслужил свою высокую репутацию (и высокую стоимость). При всем пашем патриотизме мы не можем согласиться с теми, кто утверждает, будто наши К40У-9 (КБГ, ФТ, ФГТИ и многие другие) лучше (как вариант - не хуже), чем выше­названные «Multicap», «Jensen» и т. п., Предполагаем, что заявления такого рода вызваны недостаточно высоким качеством используемых при тестировании звуковых трактов.

В блоке питания прекрасно зарекомендовали себя наши МБГО (МБГВ, МБГН, МБГЧ, еще лучше КБГ-МН и т. п.), если закрыть глаза на то, что они займут полкомнаты. Несмотря на наше бесконечное уважение к «Black Gate» серии «WKZ», язык не повернется рекомендовать их в силу запредельной стоимости. Советуем приберечь их для более продвинутых конструкций, а сю­да поставить что-нибудь попроще, на­пример «Rubicon» или «Nichicon».

И, наконец, если для монтажа вы прибегнете к какому-либо OFC-проводу известной фирмы (на наш вкус) и припою «WBT» или «Audio Note», хуже не станет.

Несколько слов по поводу акустических систем, которые могут использоваться с этим усилителем. Говорят, что только высокочувствительные (95 дБ и выше) акустические системы способны раскрыть возможности маломощных ламповых усилителей. Бесспорно, чем выше чувствительность ваших АС, тем меньшая мощность требуется от усилителя для создания одинакового уровня звукового давления и тем меньше, соответственно, будут искажения. Но вот беда, не всегда более чувствительная акустическая система оказывается лучшей по звуку.
Как же быть? В домашнем комплекте одного из авторов описываемый усилитель длительное время работал с акустическими системами на динамических головках «Peerless» чувствительностью 88 дБ, воспроизводя музыку различных жанров, включая хард-рок на повышенной громкости, и проблем с передачей динамических контрастов не было. На выставке «Российский Hi-End 2000» усилитель «Nostalgia» демонстри­ровался в комплекте с акустическими системами чувствительностью 87 дБ в зале площадью никак не менее 50 м2 и к изумлению многих, к нашему в том числе, на большинстве фонограмм он смог обеспечить необходимую громкость, не заходя в «клиппинг». Так что ес­ли предельная громкость не является для вас главным критерием оценки качества звучания, используйте ту акустическую систему, которая у вас есть, и, возможно, вы будете приятно удивлены. На самом деле удивляться не стоит, субъективное восприятие громкости звучания ламповых усилителей существенно отличается от восприятия громкости транзисторных. Наиболее часто называемая субъективная оценка мощности "Nostalgia"- 35-40 Вт. Надеемся, что развеяли ваши сомнения.

Существует другая проблема, на наш взгляд, не менее важная. Сочетание высокого (3 Ом) выходного сопротивления усилителя с высокой добротностью акустической системы иногда может привести к нежелательному подъему на низких частотах, попросту говоря, к гудению. В подобных случаях обвинение чаще всего падает на усилитель, хотя нам кажется, что акустическая система виновата не меньше. Точнее, это проблема взаимного согласования усилителя и акустической системы. Существует не­сколько способов ее решения. Наиболее простой - введение неглубокой обрат­ной связи, уменьшающей выходное с­противление усилителя до приемлемого уровня. Как же так, скажете вы, ведь мы только что отказались от обратной связи по идейным соображениям. Что ж, в данном случае мы предлагаем пойти на компромисс, учитывая, что в большинстве случаев достаточно глубины ООС в 2-3 дБ. Но для убежденных противни­ков ООС приведем и более радикальное решение - самостоятельно изготовить акустическую систему с пониженной добротностью специально для эксплуатации с усилителями без обратной связи. Если такая перспектива вас не пугает, мы, со своей стороны, готовы опубликовать один из возможных вариантов конструкции подобной системы на страницах журнала.

Литература
1. Лихницкий А. Мощность. Часть 1. "АудноМагазин".N" 2 (7) 96.
2. Frankland S. Single-Ended Vs Push-Pull. Part 1. «Stereophile» 12/1996.
3. Цыкин Г. Усилители электрических сигналив. 1963,
4. Трошкин Н. Триод из подручных материалов. «Клacc А», октябрь 1997.
5. Цыкин Г. Трансформаторы низкой частоты. 1955.

Спецификация
Усилитель
R1 - МЛТ 0,5 470 кОм
С1 - 47 мкФ, 450 В
R2, R3 - МЛТ 0,5 1,5 кОм
С3 - 1000 мкФ, 6ЗВ
R4 - МЛТ 1 20кОм
С2 - 0,15 мкФ, 250В
R5 - МЛТ 0,5 220кОм
С4 - 300 пФ (К78)
R6, R10 - МЛТ 0,5 1,0кОм
R7, R11 - МЛТ 1 100 Ом
R8, R12 - МЛТ 0.5 22 Ом
R9 - ПЭВ 10 240 Ом
R13* - МЛТ 0,5 30-120* кОм
V1, V2 - 6Н9С
V3, V4 - 6ПЗС
С2 (К72 П6, К72 П9)
С1, СЗ (К50-27, К50-37, К50-42, Rubicоn, Nichicоn, Jamicon)

БЛОК питания
VI - 5ЦЗС
L1, L2 - 2,5Гн х 0.14 А
С1, С2, СЗ - 220 мкФ, 450 В
С4 - 47 мкФ, 100 В
R1 - МЛТ 1 300кОм
R2 - МЛТ 1 - 43кОм
C1, C2, СЗ (K50-27, К50-37, К50-42, Rubicon, Nichicon, Jamcon)

Прежде всего, разрешите поблагодарить радиолюбителей, приславших свои отзывы в ответ на публикации моих статей в журналах и Интернете. Подавляющее большинство удовлетворено звучанием усилителей и практически ни у кого не возникло особых трудностей при повторении описанных конструкций.

Если Вы помните, то в статье "Однотактный ламповый…, возвращаясь к напечатанному" я обещал привести описания и схемы усилителей, в выходных каскадах которых используются триоды. С удовольствием выполняю своё обещание.

Вначале несколько общих моментов, позволяющих прояснить выбор схемотехники усилителей, о которых я буду рассказывать, применяемых в них радиодеталей и т.д.

Ассортимент прямонакальных ламп, к тому же относительно доступных, ограничивается несколькими типами. Это 300B, 2А3, 6С4С, 6В4G, ГМ70. Выбор триодов косвенного накала, в основном предназначенных для стабилизаторов напряжения, тоже не очень большой. Это 6С19П, 6С41С, 6С33С, а также двойные триоды 6Н5С и 6Н13С. Несмотря на то, что есть ряд однотактных конструкций на лампах 6Н5С, 6Н13С, нужно отметить, что вольт амперные характеристики (ВАХ) этих ламп менее линейны, а коэффициент нелинейных искажений (КНИ) высок (достигает 10% при номинальной мощности и соотношении Ra/Ri=4), в то время, как у 6С19П, 6С41С, 6С33С он не превышает 3% при сходных условиях. Поэтому 6Н5С, 6Н13С лучше применять в двухтактных каскадах.

Каждая из перечисленных ламп имеет своё неповторимое звучание, поэтому в двух словах очень трудно охарактеризовать его. Я изложу своё восприятие, а соглашаться с ним или нет, Ваше право.

ГМ70 - широта и масштабность. На этой лампе можно создать усилитель с выходной мощностью более 20Вт!!! Напряжение на аноде лампы может доходить до 1000 вольт, ток анода - до 125ма, поэтому выходные трансформаторы должны иметь высокую электрическую прочность (примерно 3 киловольта). Звучание очень мощное и, как мне кажется, немного прямолинейное. Мелкие нюансы музыкального произведения как бы подавлены этой мощью и напором, а мне нравится более деликатное звучание. В общем - на любителя.

2А3, 6С4С - очень красивое, детальное и певучее звучание. Я бы назвал его "уютным и домашним", но вместе с тем - точным. Лампы представляют собой двуханодные конструкции с общей перемычкой и отличаются напряжением и током накала. У 6С4С нити накала внутри баллона соединены последовательно, а у 2А3 параллельно. Как Вы понимаете, это влияет на уровень фона. В случае применения 2А3 можно питать цепь накала переменным током, а вот в случае применения 6С4С - лучше постоянным.

6B4G - западный аналог 6С4С. Отличается чуть более аналитичным звучанием. Поскольку 6С4С и 6B4G имеют одинаковую цоколёвку, то можно выявить свои предпочтения путём простой замены одной лампы на другую. Кстати, Саратовский "Рефлектор" выпускает и одноанодную версию с такими же ВАХ и параметрами.

300B - считается "королевой" прямонакальных триодов. По моему мнению, лампа занимает промежуточное положение между ГМ70 с одной стороны, и 2А3, 6С4С, 6B4G с другой, сочетая (в разумной степени) достоинства этих двух типов ламп. Судите сами. Выходная мощность однотактного усилителя на лампе 300B составляет 8,0Вт, против 2,5-3,0Вт у 2А3 и 6С4С, при достаточно детальном и наполненном звучании.

К сожалению, звучание прямонакальных триодов, особенно это относится к лампе 300B, очень сильно зависит от года выпуска и производителя. Мне удалось прослушать несколько современных усилителей на этой лампе. Мягко говоря, я был удивлён и разочарован. Классическую музыку они воспроизводили без проблем, а вот современную и динамичную, невыразительно и тоскливо. Причина (с моей точки зрения) в том, что лампы 300В были включены в режиме с автоматическим смещением, а эта лампа звучит лучше всего с фиксированным. И лишь один из усилителей показал достойное звучание. Мне не разрешили снять кожух (очевидно разработчик боялся разглашения своих фирменных секретов), но, по его словам, лампы 300B были импортные, 1958 года выпуска, и смещение было фиксированным. Усилитель прекрасно справлялся с любым музыкальным материалом, обеспечивая полноценное звучание.

6С19П - из семейства триодов с косвенным накалом, самая маломощная (Pa=11Вт). Зарубежных аналогов - нет. Поэтому при применении одной такой лампы в усилителе, приходится довольствоваться тремя ваттами выходной мощности. А вот если установить две лампы, включив их параллельно, выходная мощность возрастёт до 6Вт. Звучание достаточно красивое и детальное, поэтому смело можно применять эти приборы в выходных каскадах усилителей. Естественно, в этом случае нужно подбирать лампы по парам или принимать меры по выравниванию их параметров.

6С41С - тоже триод с косвенным накалом (Pa=25Вт), имеет приблизительный зарубежный аналог EC360, причём с октальным цоколем. В Интернете на различных форумах мне приходилось встречать самые разные оценки звучания этой лампы, причём абсолютно противоположные. Не буду цитировать авторов этих высказываний, так как по моему мнению, большинство из них ничего не делали на этом триоде, поскольку ни режимов работы, ни схем включения никто не обсуждал. Мой опыт применения лампы 6С41С в выходном каскаде однотактного лампового усилителя, а также опыт А. И. Манакова, Д. Андреева, В. А. Стародубцева, позволяет сказать, что 6С41С - великолепно звучащая лампа, причём с любым типом смещения. Отличный, хорошо артикулированный бас и очень объёмная и детальная звукопередача - признаки звучания 6С41С. Кроме этого, вы удивитесь, мощность однотактного каскада на ней составляет около 7 ватт! Звучание 6С41С чем-то похоже на 300В с фиксированным смещением, причём не из самых плохих экземпляров. Но лампа 300В немного проигрывает лампе 6С41С (это не только моё мнение) в динамике. Недостатками чисто конструктивного характера, можно считать необходимость покупки специальных (не дешёвых) ламповых панелек и большой ток накала. Некоторые конструкторы так же считают недостатком большее время "вхождения в режим" (примерно 20-30 минут), по сравнению с прямонакальными лампами. Однако я не считаю этот факт недостатком, скорее особенностью, потому что любой ламповый усилитель начинает звучать лучше после 20-30 минутного прогрева. Такие очевидные достоинства, как отличное звучание, высокая выходная мощность, отсутствие проблем с фоном, присущих прямонакальным лампам, более простой выходной трансформатор (достаточно Ra=800ом) из-за низкого внутреннего сопротивления лампы (что тоже хорошо) и т.д. - с лихвой компенсируют эти недостатки.

6С33С (6П18С) - очень мощный триод косвенного накала (Pa=60Вт). Западных аналогов не имеет. Лампа уже давно применяется в усилителях, много схем опубликовано в различных изданиях и Интернете. Нужно сказать, что этот прибор лучше всего использовать в режиме с автоматическим смещением из-за временной и температурной нестабильности и склонности к саморазогреву. Звучание лампы в однотактном усилителе я бы охарактеризовал как несколько приземлённое и тяжеловесное, с отсутствием воздуха, но это лишь моё мнение, поэтому выбор я оставляю за Вами. Подчёркиваю, речь идёт об однотактном ламповом усилителе с выходным трансформатором. У А. Клячина дома я слушал усилитель на 6С33С, выполненный по схеме без выходных трансформаторов (OTL), так вот, тот усилитель звучал отлично.

Выходная мощность усилителя при применении 6С33С (6П18С) составит около 12Вт. Лампа ещё более длительное время "входит в режим", по сравнению с 6С41С.

Теперь немного поговорим о выходной мощности вообще. Для анализа я позволю себе ввести термин "комфортная мощность". Это, как правило, мощность, на которой аппарат работает длительное время, звучание его не раздражает и позволяет обеспечить наиболее выразительное исполнение всех нюансов музыкального произведения. Так вот, оказалось, что для меня в комнате площадью 18 квадратных метров, "комфортная мощность" составила около 0,5Вт на канал. Подавляющее большинство моих друзей, имеющих однотактные ламповые усилители, подтвердили этот факт. У кого-то было 0,4Вт на канал, у кого-то 0,7Вт на канал, в целом, цифры были похожи.

Чувствуете, к чему я клоню? Учитывая, что максимальная выходная мощность на канал в 2,5-3,0Вт для наших квартир более чем достаточна, а также большую дефицитность и дороговизну хороших ламп 300B, выбор пал на применение в выходном каскаде прямонакальных триодов 6С4С, 2А3 или 6B4G. Если же Вам нужен усилитель мощнее, примените триоды косвенного накала 6С19П, 6С41С.

Идём дальше. Одним из недостатков триодов принято считать большое напряжение раскачки. Рассмотрим поподробнее этот момент. Открываем нашу любимую программу SE Amp CAD и моделируем каскад на лампе 6B4. При напряжении питания около 300 вольт и токе 55ма выходная мощность при применении трансформатора с Ra=4ком составит 2,44Вт при напряжении на входе около 40 вольт. Глупо было бы не учитывать и тот факт, что выходное напряжение современных CD проигрывателей с ЦАПами дельта-сигма и операционными усилителями на аналоговых выходах составляет 2,0 вольта номинально (мой Rotel RCD-02S имеет выходное сопротивление 100ом и номинальное выходное напряжение 2,0 вольта, соответственно амплитудное - 2,8 вольта). Поэтому 40 вольт для раскачки выходного триода можно получить от простого предварительного каскада на резисторах, применив лампу с нужным Вам коэффициентом усиления. В моём случае этому условию полностью удовлетворяют лампы 6С5С, 6С2С или 6Н8С.

Они очень линейны и имеют глубокий раскрыв анодных характеристик при смещении на сетке вплоть до -24 вольт. Кроме этого данные типы ламп прекрасно подходят для работы с прямонакальными триодами взаимно компенсируя искажения друг друга.

Если же выходное напряжение вашего источника сигнала небольшое, то можно поступить следующим образом. Во-первых, можно применить лампу с большим коэффициентом усиления, например 6Н9С, 6Н2П, ЕСС83, E41CC. Во-вторых, применить разделительный трансформатор с коэффициентом 1:2. В-третьих, использовать в качестве лампы предварительного каскада пентод (тетрод). Противникам применения пентодов могу сказать, что лучшие образцы однотактных ламповых усилителей прошлого века, имели именно пентод во входном каскаде, а их звучание до сих пор считается эталонным. Чуть ниже я приведу схемы предварительных ламповых каскадов на пентоде и схему, в которой используется разделительный трансформатор.

Переходим к схеме на рис.1. Используем её как базовую, и путём применения различных ламп и изменения режимов их работы, попытаемся создать аппарат, соответствующий Вашим конкретным вкусам.

Как видите, схема очень проста, и состоит всего из двух каскадов, предварительного и оконечного. Я всегда придерживаюсь принципа минимально возможного количества каскадов усиления, так как добавление лишних элементов на пути сигнала приводит к ухудшению звучания.

Предварительный каскад усиления - резистивный. Поскольку расчёты каскада на резисторах есть практически в любой литературе и Интернете, я их не привожу. Считаю, что в нашем случае полезнее будет сказать о звучании ламп предварительного усилителя. При обсуждении схемы усилителя с А. И. Манаковым, им была предложена лампа 6С5С, как наиболее линейная, имеющая цилиндрическую конструкцию электродной системы. На втором месте - 6С2С. Если Вы откроете справочник, то увидите, что параметры этих ламп практически одинаковы, чего не скажешь о внутренней конструкции. Этим объясняется и разница в звучании. Несмотря на индивидуальные особенности (а они есть), обе лампы звучат очень хорошо. Недостатков я не заметил (один триод в баллоне я не считаю недостатком, скорее достоинством). Предлагаю Вам попробовать оба варианта и определиться, какой из них больше нравится, тем более что переделывать ничего не нужно. Если Вы не смогли найти эти лампы, применяйте двойной триод 6Н8С (обе половинки соединяем параллельно). Особенности такого включения описаны в моей прошлой статье "Однотактный ламповый…, возвращаясь к напечатанному", поэтому повторяться не буду. Можно также использовать лампу 6Н8С без соединения половинок в параллель, в этом случае одна лампа будет работать на оба канала (экономия места налицо).

Считаю необходимым сказать Вам и ещё об одном моменте. Лампа 6С2С - это не половина лампы 6Н8С (как ошибочно считают многие "специалисты" на форумах в Интернете). Справочные данные похожи, похожа и конструкция электродной системы, однако есть и различия. За счёт большей площади анода у 6С2С, крутизна характеристики у неё выше, а реальное внутреннее сопротивление ниже, чем у половинки 6Н8С. Коэффициент усиления при этом одинаковый (около 20). Траверсы крепления электродной системы 6С2С и 6Н8С одинаковы, однако в случае 6С2С они крепят один триод, а не два. Этим объясняется практически полное отсутствие микрофонного эффекта у 6С2С. Как Вы понимаете, из-за этого разница в звучании (хоть и не очень большая) будет обязательно. То же самое нужно сказать и о лампе 6С41С, которая не является половиной лампы 6С33С, как многие считают. Посмотрите внимательно на паспортные значения параметров этих ламп, а также на вольт амперные характеристики. Понятно, что разница в звучании будет существенной.

Кроме этого, Вы должны помнить и о том, что реальный динамический коэффициент усиления каскада на резисторах всегда меньше статического коэффициента усиления конкретной применяемой лампы. Чтобы не загромождать статью формулами, можно считать, что процентов на 25. Таким образом, при применении лампы 6С5С (6С2С), динамический коэффициент усиления реального каскада составит 15-16. Этот момент всегда нужно учитывать при расчёте лампового каскада на резисторах.

Можно вместо резистора в аноде входной лампы применить дроссель. По мнению некоторых радиолюбителей, каскад с дросселем звучит лучше. К сожалению, не могу с ними согласиться. Понимаю, что вкусы у всех разные, но должен высказать своё (и не только) мнение по поводу звучания таких каскадов.

Если Вы любите слушать симфоническую или джазовую музыку, то каскад с дроссельной нагрузкой не самый лучший вариант. Он звучит резко, я бы даже сказал - раздражающе. Очень сильно подчёркиваются обертоны струнных и духовых инструментов. Тростевые инструменты (саксофон и т.д.) звучат неестественно, с какими то неприятными призвуками. Если у Вас есть возможность послушать оба каскада (резистивный и дроссельный) одновременно (естественно с одним и тем же оконечным каскадом), то поставьте хорошую запись Дизи Гилеспи (труба) или Дэвида Сэнборна (саксофон). Я думаю, что разницу в звучании Вы услышите сразу.

Как Вы знаете, дроссель является индуктивностью, лампа предварительного каскада (драйверная) имеет выходную ёмкость, а лампа оконечного каскада - соответственно входную. В результате мы имеем резонансный контур, настроенный на частоту, которая определяется суммой этих ёмкостей и индуктивностью дросселя. F=1/2П умножить на корень квадратный из произведения LC. Вы должны знать, что при большой индуктивности дросселя, резонанс будет перемещаться из ультразвуковой области в звуковые частоты и, несмотря на то, что контур зашунтирован внутренним сопротивлением драйверной лампы, и значительно ослаблен, он всё равно присутствует. На частоте резонанса подъём может достигать до 10Дб.

И ещё один момент. Сопротивление дросселя растёт с ростом частоты, в результате мы получаем неравномерность усиления каскада (с ростом частоты она увеличивается). Естественно, при этом удлиняется спектральный "хвост" гармоник, что не лучшим образом сказывается на звучании.

Раз уж мы заговорили о предварительных каскадах, необходимо отметить, что есть много схем, авторы которых для организации смещения применяют батарейки или аккумуляторы. Многие считают, что электрохимические источники тока в цепях смещения предпочтительнее традиционного резистора и конденсатора, пагубно влияющих на звучание. Необходимо сказать, что батарейки или аккумуляторы могут стоять как в цепи сетки, так и в цепи катода.

Мною были опробованы семь типов аккумуляторов и три типа батареек различных производителей, имеющихся в магазинах. Из ламп были опробованы следующие: 6Н1П, 6Н2П, 6С2С, 6С5С, 6Н8С, 6Н9С, 6С4П, 6Э5П. Аккумуляторы в катодных цепях предпочтительнее, так как нет необходимости в подзарядке (они заряжаются током лампы). Единственное, чтобы не было перезаряда, нужно выбирать их ёмкость не менее 20*I лампы. В моём случае я выбирал ёмкость аккумуляторов в пределах 700-1000ма/ч.

Первое впечатление было очень хорошим, однако по мере прослушивания обнаружился небольшой недостаток. По моему мнению, звучание приобретало некоторую "жёсткость" (в не зависимости от типа электрохимического источника тока), которой не было при применении резистора и конденсатора. Лучшие результаты были получены при применении NiCd аккумуляторов, причём стоящих в цепи катода, а не сетки.

Нужно, конечно, сказать и о том, что электролитические конденсаторы в катодах я применяю Black Gate Rubicon. Возможно, каскад с аккумулятором или батарейкой звучит лучше традиционного, особенно в случае применения китайских конденсаторов и резисторов плохого качества, снятых с компьютерных плат и блоков питания. У меня таких радиоэлементов нет, поэтому предлагаю Вам самим послушать оба варианта и выбрать тот, который больше понравится.

Далее сигнал через разделительный конденсатор поступает на вход оконечного каскада, выполненного на прямонакальном триоде 6С4С. Про типы разделительных конденсаторов я писал много раз, поэтому сейчас скажу только об одном нюансе. При применении во входном каскаде ламп с небольшим коэффициентом усиления, в качестве разделительного лучше всего применять конденсаторы типа ФТ-3, К-77, К-78, а вот если в качестве драйвера применить тетрод или пентод, то бумагу в масле Jensen, К40У-9, К42У-2 и т.д.

Оконечный каскад особенностей не имеет. Лампа включена в режиме с автоматическим смещением. В прошлых статьях я описывал достоинства и недостатки фиксированного и автоматического типов смещения, поэтому повторять всё заново не имеет смысла. Выбирайте сами. Скажу лишь, что при применении электролитов Black Gate (на схеме С6 и С9), разницы в звучании практически нет, а вот недостатков, присущих фиксированному смещению, гораздо меньше.

Чтобы проблем с фоном при применении 6С4С не возникло, я запитал накал постоянным током. В случае применения диодов КД226 напряжение накала под нагрузкой составляет 6 вольт. Если Вы применяете другие диоды (обязательно "быстрые"), может появиться необходимость в корректировке напряжения накала при помощи дополнительного резистора 0,3-0,5ом. И ещё один момент. У прямонакального триода катод и накал - одно и то же, поэтому соединительные провода цепей накала должны быть высокого качества (в отличие от ламп с косвенным накалом). Если Вы применяете лампу 2А3, то её накал можно запитать "переменкой", уровень фона у неё изначально ниже (повторюсь, из-за параллельного включения нитей накала у обоих триодов внутри баллона).

Нужно сказать и о том, почему я применил трансформатор с Ra=4ком. Дело в том, что многие в своих конструкциях уже применили трансформатор фирмы "Аудиоинструмент" TW6SE, а он имеет Ra=4ком. Чтобы не тратить лишних денег на покупку нового трансформатора, используйте тот, что уже есть. Конечно, лучше применить трансформатор, габаритная мощность которого 100Вт, например TW10SE, низкие частоты в этом случае будут воспроизводиться ещё лучше, но и с TW6SE вы не будете разочарованы, поскольку габаритная мощность выходного трансформатора выбирается в пределах 20*Pвых или больше.

Вообще, максимальная выходная мощность достигается при условии Ra=2Ri, где Ra - сопротивление первичной обмотки выходного трансформатора по переменному току, а Ri - внутреннее сопротивление лампы. К сожалению, в этом случае слишком велики нелинейные искажения (около 6%). Поэтому сопротивление первичной обмотки трансформатора Ra выбирают в пределах 3-5Ri (иногда до 7Ri), как компромисс между величиной нелинейных искажений и выходной мощностью. Но нужно учесть, что мощность каскада снижается линейно, а коэффициент нелинейных искажений (КНИ) по экспоненте, со всеми вытекающими последствиями, поэтому существует понятие разумной достаточности. Кроме того, чрезмерное увеличение анодной нагрузки снижает динамику каскада. В нашем случае при применении 6С4С или 2А3, с внутренним сопротивлением Ri=800ом, это условие выполняется.

Для иллюстрации вышесказанного привожу данные выходной мощности усилителя и коэффициента второй и третьей гармоники при различных значениях Ra (при 40 вольтах переменного напряжения на входе лампы, токе анода 60ма и 250 вольтах напряжения на аноде). Эти значения тока и напряжения я привёл в качестве примера совсем не случайно. В учебниках Цыкина и Войшвилло именно такие режимы рекомендуются для достижения наилучшего качества звучания.

Ra=4,0ком, Pвых=2,22Вт, 2-я гармоника 3,1%, 3-я гармоника 0,2% Ra=3,5ком, Pвых=2,4Вт, 2-я гармоника 3,4%, 3-я гармоника 0,1% Ra=3,0ком, Pвых=2,54Вт, 2-я гармоника 3,8%, 3-я гармоника 0% Ra=2,5ком, Pвых=2,7Вт, 2-я гармоника 4,4%, 3-я гармоника 0,1% Ra=2,0ком, Рвых=2,9Вт, 2я гармоника 5,3%, 3я гармоника 0,3% Надеюсь, комментарии излишни.

Ток покоя, как всегда, контролируем по падению напряжения на катодных резисторах. Если Вы примените детали, указанные на схеме, то он составит 55-60ма для лампы 6С4С и 5-6ма для лампы 6С5С.

Теперь переходим к случаям, когда входное напряжение усилителя меньше двух вольт или когда в выходном каскаде применяется лампа, требующая большого напряжения раскачки (например, 6С33С). На Рис.2 приведена схема предварительного усилителя на тетроде 6Э5П в триодном включении, а на Рис.3 в штатном тетродном включении.

Вы можете спросить, почему 6Э5П? Дело в том, что экспериментируя с различными пентодами (6Ж4, 6Ж52П и т.д.), мне не удавалось получить звучание, которое полностью меня бы удовлетворило. В некоторых случаях пропадала прозрачность, в некоторых появлялась сухость и т.д. и т.п. И только 6Э5П обеспечила необходимое качество звукопередачи. Общее впечатление - звучание очень похожее на триодное, только чуть ярче. Глубокий хорошо артикулированный бас, прозрачный верх и очень детальная середина - признаки звучания 6Э5П. Моя оценка - отлично! В любом случае, выбирать и слушать Вам, а я приведу параметры лампы в триодном и штатном включении.

Триодное включение: Ri=1,2ком; S=30ма/в; Кус=30-35. Тетродное включение: Ri=8ком; S=30ма/в; Кус=200. Ну как, впечатляет? Естественно, имея такие параметры, лампа свободно сможет "раскачать" любой триод, будь то 300В, 6С41С, 6С33С, ГМ70 и т.д.

Необходимо отметить, что широкополосные тетроды 6Э5П, 6Э6П с малым внутренним сопротивлением были "oткрыты" для аудио применения А. И. Манаковым. Они успешно применяются многими конструкторами в драйверах (триодный и тетродный режим) и в качестве выходных ламп. На этих же лампах в конце 2003 года А.И. Манаковым был разработан и резистивный ультралинейный каскад, тоже имеющий очень хорошее звучание.

Теперь рассмотрим вариант схемы с применением межкаскадного трансформатора. Достоинствами такого включения принято считать:

максимально возможное усиление
1. возможность согласования с любой нагрузкой
2. высокий КПД
3. меньшее напряжение питания каскада
4. более динамичное звучание.

Однако не всё так гладко. Недостатками схемы являются:

1. большие габариты и масса
2. необходимость экранировки
3. высокая цена
4. высокая цена

Если эти проблемы Вас не пугают, то на Рис.4 приведена схема предварительного каскада с применением межкаскадного трансформатора, имеющего коэффициент передачи 1:2. Особенности таких каскадов многократно описаны в различных источниках, поэтому подробно рассматривать их я не считаю нужным.

Статья была бы не полной, если не привести схему усилителя, в выходном каскаде которого работает триод косвенного накала. Я выбрал 6С41С, поскольку схем с использованием этой лампы очень мало, в отличие от 6С33С.

Настоятельно рекомендую Вам попробовать эту конструкцию. Вы будете просто удивлены звучанием. По сравнению с усилителем на 6С4С или 300В, я бы охарактеризовал его как более универсальное. Усилитель одинаково хорошо и естественно воспроизводит как классическую музыку, так и современную, с большим количеством импульсных составляющих.

Схема с использованием лампы 6Э5П во входном каскаде приведена на Рис. 5. Как всегда, она достаточно проста и хорошо повторяема, поэтому у Вас не должно возникнуть проблем при изготовлении этого варианта. Вы можете попробовать разные лампы во входном каскаде, и выбрать вариант, наиболее благозвучный для Вас. Лампа 6Э5П включена триодом, поэтому чувствительность усилителя будет 1,8-2 вольта. Если этого недостаточно, примените схему на Рис.3 или Рис.4. Чувствительность усилителя в этих случаях будет 0,35-0,4В и 0,8-1,0В соответственно.

Немного скажу о выборе режимов лампы 6С41С. Напряжение анод катод составляет 165-175 вольт, при токе через лампу около 93-95ма. Это означает, что мощность рассеивания составит около 16 Вт, что в полтора раза меньше паспортного значения (то есть лампа работает в облегчённом режиме).

Смещение -70 вольт. Если Вы также посмотрите на вольт амперные характеристики, то увидите, что рабочая точка лампы находится на линейном участке. Суммарный потребляемый ток одного канала усилителя составляет около 110ма. Таким образом, если Вы делаете стерео усилитель, то в его блоке питания будет достаточно применить один кенотрон 5Ц3С (5U4G). Номинальный выпрямленный ток этого кенотрона составляет 220-230ма (справочное значение). Если же Вы решите увеличить ток (что вполне допустимо), то в блоке питания усилителя необходимо будет применить два, параллельно включённых кенотрона, или изготовить усилитель в виде двух моноблоков. Естественно, первичная обмотка выходного трансформатора тоже должна быть рассчитана на этот ток.

На форумах в Интернете я как-то видел обсуждение источника питания усилителя с применением телевизионных демпферных диодов, например 6Д22С. Должен Вас предупредить, что при использовании этих ламп звучание усилителя теряет объёмность и детальность, пропадает глубина сцены, такое впечатление, что музыканты находятся на одной линии. Мне такое звучание не подходит, но Вы сами вправе решить этот вопрос. Если нет желания делать блок питания на кенотронах, целесообразнее применить "быстрые" полупроводниковые диоды - "фасты" и "ультрафасты", рассчитанные на соответствующий ток и напряжение, шунтируя каждый из них конденсаторами К78-2 ёмкостью 0,01-0,022Мкф, для устранения коммутационных помех при переключении.

Схема блока питания аналогична схеме, приведенной на Рис.1. Поскольку накал лампы 6С41С питается переменным током, диоды Д1-Д8, а так же конденсаторы фильтра С12-С15, нужно исключить. Помните и о том, что ток накала одной лампы составляет 2,7 ампера, поэтому накальные обмотки силового трансформатора должны быть рассчитаны на него.

Катодный резистор лампы 6С41С сильно греется, поэтому его мощность рассеивания должна быть не менее 15-20Вт.

Выходной трансформатор, применённый в данной схеме, изготовлен "Аудиоинструментом" и имеет следующие параметры: Ra=1ком; Ктр=12,5; Pгаб=100Вт; I=150ма. Сопротивление первичной обмотки постоянному току - около 150ом.

Ещё лучшее качество звучания было получено при применении выходных трансформаторов, намотанных на сердечниках ОСМ-0,16, изготовленных по моей просьбе Дмитрием Андреевым, за что ему отдельное спасибо. Параметры этих трансформаторов следующие: Ra=1ком; Ктр=10,05; Pгаб=160Вт; I=200ма. Сопротивление первичной обмотки постоянному току - около 50ом. В обоих случаях смещение составило -70 вольт, а мощность рассеивания лампы 6С41С во втором случае увеличилась всего на 1Вт. Звучание приобрело ещё больший объём и детальность, расширилась полоса воспроизводимых частот (вплоть до 70kHz) и увеличилась глубина сцены.

Монтаж всех усилителей, о которых я рассказал, выполнен навесным способом, с использованием медного многожильного кабеля Kimber серии TC. Мне нравится нейтральный характер звучания этого соединителя, а также невосприимчивость его изоляции из тефлона к нагреву. Стоимость - около 30$ за метр. Но, приобретая 1 метр этого кабеля, фактически вы получаете 8 проводов по 1 метру (4 синих и 4 чёрных). Согласитесь, что 4$ за метр хорошего провода, не так уж много.

Разводка "земли" выполнена "звездой", в прошлой статье я подробно описывал этот способ. Фон переменного тока слышен только в том случае, если поднести ухо вплотную к акустической системе. Если это не так, нужно повозиться с взаимным расположением радиоэлементов. В моём случае дроссели блока питания находятся в подвале шасси, а силовой и выходные трансформаторы сверху.

Ну вот, вроде и всё. В заключении, я хотел бы поблагодарить моего друга А.И. Манакова E-mail: detector(dog)surguttel.ru за постоянные консультации и помощь в редактировании этой статьи (все схемы были лично опробованы Анатолием Иосифовичем задолго до меня), а также за присланные им лампы 6Э5П и 6С41С.

Должен сказать Вам также и о том, что особенности восприятия музыки очень индивидуальны, поэтому не стоит зацикливаться на каких-то отдельно взятых схемах или лампах. Не только прямонакальные триоды обеспечивают высококачественное звучание. И пентоды, и триоды косвенного накала при грамотном построении схемы, правильном выборе рабочей точки и режимов, ничуть не хуже. Поэтому учитесь, пробуйте, слушайте, экспериментируйте. Нельзя забывать о теории электровакуумных приборов и построения усилителей на них, чтобы не было пустых "наитий" и "откровений свыше". Только в этом случае Вы сможете создать аппарат, который будет полностью соответствовать Вашим музыкальным вкусам.

Простейший усилитель на транзисторах может быть хорошим пособием для изучения свойств приборов. Схемы и конструкции достаточно простые, можно самостоятельно изготовить устройство и проверить его работу, произвести замеры всех параметров. Благодаря современным полевым транзисторам можно изготовить буквально из трех элементов миниатюрный микрофонный усилитель. И подключить его к персональному компьютеру для улучшения параметров звукозаписи. Да и собеседники при разговорах будут намного лучше и четче слышать вашу речь.

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах - музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает оно это максимально равномерно. Коэффициент усиления зависит прямо от частоты входного сигнала. График зависимости этих величин - практически прямая линия. Если же на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и эффективность устройства быстро уменьшатся. Каскады УНЧ собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

1. Класс «А» - ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
2. В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
3. Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
4. В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
5. Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно - чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД - свыше 90 %.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети. Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД - менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.

Для повышения (правда, незначительного) КПД можно воспользоваться двухтактными схемами. Один недостаток - полуволны у выходного сигнала становятся несимметричными. Если же перевести из класса «А» в «АВ», увеличатся нелинейные искажения в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все же увеличится. УНЧ классов «АВ» и «В» характеризует нарастание искажений при уменьшении уровня сигнала на входе. Но даже если прибавить громкость, это не поможет полностью избавиться от недостатков.

Работа в промежуточных классах

У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений - не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим. Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше - до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется - характерный металлический звук.

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектировкой и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. У ламповых усилителей такие преимущества:

1. Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
2. Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, - обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление - несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков - 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток - существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная - в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью. Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий - порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности - они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная - с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.

С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм - наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h21 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.

При этом напряжение эмиттера равно 9 В и падение на участке цепи «Э-Б» 0,7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассмотреть усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Э-Б» будет равно 0,3 В. Ток в цепи коллектора будет равен тому, который протекает в эмиттере. Вычислить можно, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 - 9В/1 кОм=9 мА. Для вычисления значения тока базы необходимо 9 мА разделить на коэффициент усиления h21 - 9мА/150=60 мкА. В конструкциях УНЧ обычно используются биполярные транзисторы. Принцип работы у него отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения - это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле - сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 - 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h21. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.

Но нужно учитывать, что по цепи базы абсолютно всегда, независимо от наличия смещения, обязательно протекает ток утечки коллектора. В схемах с общим эмиттером ток утечки усиливается не менее чем в 150 раз. Но обычно это значение учитывается только при расчете усилителей на германиевых транзисторах. В случае использования кремниевых, у которых ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером. На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое - обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.

Это сопротивление почти не пропускает электрический ток, вследствие чего у затвора потенциал (в случае отсутствия сигнала на входе) такой же, как у земли. На истоке же потенциал оказывается выше, чем у земли, только благодаря падению напряжения на сопротивлении R2. Отсюда ясно, что у затвора потенциал ниже, чем у истока. А именно это и требуется для нормального функционирования транзистора. Нужно обратить внимание на то, что С2 и R3 в этой схеме усилителя имеют такое же предназначение, как и в рассмотренной выше конструкции. А входной сигнал сдвинут относительно выходного на 180 градусов.

УНЧ с трансформатором на выходе

Можно изготовить такой усилитель своими руками для домашнего использования. Выполняется он по схеме, работающей в классе «А». Конструкция такая же, как и рассмотренные выше, - с общим эмиттером. Одна особенность - необходимо использовать трансформатор для согласования. Это является недостатком подобного усилителя звука на транзисторах.

Коллекторная цепь транзистора нагружается первичной обмоткой, которая развивает выходной сигнал, передаваемый через вторичную на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, который позволяет выбрать рабочую точку транзистора. С помощью этой цепочки обеспечивается подача напряжения смещения в базу. Все остальные компоненты имеют такое же назначение, как и у рассмотренных выше схем.

Двухтактный усилитель звука

Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе. После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.

В результате на выходе усилителя существенно снижается качество звучания. При работе двухтактного усилителя в классе «А» не получается качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина - повышенный ток протекает по плечам усилителя постоянно, полуволны несимметричные, возникают фазовые искажения. Звук становится менее разборчивым, а при нагреве искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и сверхнизких частотах.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, через нагрузку способны пройти только положительные полуволны. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью запирают первый. При этом в нагрузке оказываются только отрицательные полуволны. В результате усиленный по мощности сигнал оказывается на выходе устройства. Подобная схема усилителя на транзисторах достаточно эффективная и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

Схема УНЧ на одном транзисторе

Изучив все вышеописанные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе. Транзистор можно использовать отечественный КТ315 или любой его зарубежный аналог - например ВС107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники, сопротивление которых 2000-3000 Ом. На базу транзистора необходимо подать напряжение смещения через резистор сопротивлением 1 Мом и конденсатор развязки 10 мкФ. Питание схемы можно осуществить от источника напряжением 4,5-9 Вольт, ток - 0,3-0,5 А.

Если сопротивление R1 не подключить, то в базе и коллекторе не будет тока. Но при подключении напряжение достигает уровня в 0,7 В и позволяет протекать току около 4 мкА. При этом по току коэффициент усиления окажется около 250. Отсюда можно сделать простой расчет усилителя на транзисторах и узнать ток коллектора - он оказывается равен 1 мА. Собрав эту схему усилителя на транзисторе, можно провести ее проверку. К выходу подключите нагрузку - наушники.

Коснитесь входа усилителя пальцем - должен появиться характерный шум. Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Перепроверьте все соединения и номиналы элементов. Чтобы нагляднее была демонстрация, подключите к входу УНЧ источник звука - выход от плеера или телефона. Прослушайте музыку и оцените качество звучания.

— большинство ценителей качественной музыки, умеющие обращаться с паяльным оборудованием и имеющие определенный опыт по ремонту радиотехники, могут попробовать своими силами собрать ламповый усилитель высокого класса, который обычно называют Hi-End. Ламповые аппараты такого типа относятся во всех отношениях к особенному классу бытовой радиоэлектронной аппаратуры. В основном они обладают привлекательным дизайном, при этом ничего не закрыто кожухом — все на виду.

Ведь понятно, чем больше видно установленный на шасси электронных компонентов, тем больше авторитет у аппарата. Естественно и параметрические значения лампового усилителя существенно превосходят модели выполненные на интегральных или транзисторных элементах. Вдобавок к этому, при анализе звучания лампового устройства все внимание отдается персональной оценке звука, нежели изображению на экране осциллографа. К тому же отличается незначительным набором используемых деталей.

Как выбрать схему лампового усилителя

В случае выбора схемы предварительного усилителя не бывает особых проблем, то при выборе подходящей схемы оконечного каскада могут создаться затруднения. Ламповый усилитель мощности звука может иметь несколько вариантов исполнения. Например бывают аппараты однотактные и двухтактного типа, а также имеют различные режимы работы выходного тракта, в частности «А» либо «АВ». Выходной каскад однотактного усиления является по-большому счету образцом, потому как находится в режиме «А».

Этот режим работы характеризуется наименьшими величинами нелинейных искажений, но КПД у него не высокий. Также и мощность на выходе такого каскада не очень большая. Следовательно, при необходимости озвучивания внутреннего пространства средних размеров потребуется двухтактный усилитель, с режимом работы «АВ». Но когда однотактный аппарат может быть выполнен только лишь с двумя каскадами, один из которого предварительный, а другой усиливающий, то для двухтактной схемы и ее корректной работы понадобится драйвер

Но если однотактный ламповый усилитель мощности звука может состоять всего из двух каскадов – предварительного усилителя и усилителя мощности, то двухтактной схеме для нормальной работы требуется драйвер или каскад образующий два напряжения идентичной амплитуды, сдвинутые по фазе на 180. Выходные каскады, независимо от того однотактный он или двухтактный, предполагают наличие в схеме выходного трансформатора. Который выполняет роль согласующего устройства межэлектродного сопротивления радиолампы с малым сопротивлением акустики.

Настоящие почитатели «лампового» звучания утверждают, что схема усилителя не должна иметь каких бы то ни было полупроводниковых приборов. Поэтому выпрямитель блока питания должен быть реализован на вакуумном диоде, который специально разработан для высоковольтных выпрямителей. Если вы намерены повторить рабочую, проверенную схему лампового усилителя, то не нужно сразу собирать непростое двухтактное устройство. Для озвучивания небольшого помещения и получения идеальной звуковой картины, в полной мере хватит однотактного лампового усилителя. К тому же его проще изготовить и настроить.

Принцип сборки ламповых усилителей

Существую определенные правила монтажа радиоэлектронных конструкций, в нашем случае — это ламповый усилитель мощности звука . Поэтому перед началом изготовления аппарата, желательно бы хорошенько изучить первостепенные принципы сборки таких систем. Главным правилом при сборке конструкций на вакуумных радиолампах, является разводка соединительных проводников по максимально короткому пути. Наиболее эффективны методом считается воздержание от применения проводов в тех местах, где можно обойтись без них. Постоянные резисторы и конденсаторы необходимо устанавливать прямо на панельки ламп. При этом, в качестве вспомогательных точек нужно применять специальные «лепестки». Такой способ сборки радиоэлектронного устройства именуется «навесной монтаж».

На практике, при создании ламповых усилителей печатные платы не применяются. Также, одно из правил гласит — избегайте прокладки проводников параллельно друг другу. Однако такая, на первый взгляд беспорядочная разводка считается нормой и вполне оправдана. Во многих случаях, когда усилитель уже собран, в динамиках слышен фон низкой частоты, его обязательно нужно убирать. Первостепенную задачу выполняет правильный выбор точки «земля». Есть два способа организовать заземление:

• Соединение всех проводов идущих на «землю» в одну точку — называется «звездочка»
• Установка по периметру платы энергоэффективной электротехнической медной шины, а к ней уже припаивать проводники.

Выверять место для точки заземления нужно путем эксперимента, прослушивая наличие фона. Чтобы определить откуда исходит фон низкой частоты, нужно сделать так: Нужно методом последовательного эксперимента, начиная с двойного триода предварительного усилителя, закорачивать сетки ламп на «землю». В случае заметного снижения фона, станет понятно, цепь именно какой лампы «фонит». А далее, также опытным путем нужно пытаться устранить эту проблему. Существуют вспомогательные методы, которые обязательны к применению:

Лампы предварительного каскада

• Электровакуумные лампы предварительного каскада нужно обязательно закрывать колпачками, а их в свою очередь заземлить
• Корпуса подстроечных резисторов, так же подлежат заземлению
• Провода накала ламп требуется свить

Ламповый усилитель мощности звука , вернее сказать, цепь накала лампы предварительного усилителя допускается запитывать постоянным током. Но в таком случае придется в блок питания добавить еще один выпрямитель собранный на диодах. А использование выпрямительных диодов сам по себе нежелателен, так как ломает конструктивный принцип изготовления лампового Hi-End усилителя без применения полупроводников.

По парное размещение выходного и сетевого трансформаторов в ламповом устройстве, является достаточно важным моментом. Данные компоненты устанавливаться должны строго вертикально, тем самым удается уменьшить уровень фона из сети. Одним их эффективных способов установки трансформаторов является их помещение в кожух, выполненный из металла и заземленный. Магнитопроводы трансформаторов так же нужно заземлять.

Ретро-компоненты

Радиолампы, это приборы из далеких времен, но вновь вошедшие в моду. Поэтому нужно комплектовать ламповый усилитель мощности звука такими же ретро-элементами, которые устанавливались в первоначальных ламповых конструкциях. Если это касается постоянных резисторов, то можно применить углеродистые резисторы, имеющие высокую стабильность параметров либо проволочные. Однако эти элементы обладают большим разбросом — до 10%. Поэтому для лампового усилителя лучшим выбором будет использование малогабаритных прецизионных резисторов с металлодиэлектрическим проводящим слоем — С2-14 или С2-29. Но цена таких элементов существенно высокая, то взамен им вполне подойдут и МЛТ.

Особо ревностные приверженцы ретро-стиля достают для своих проектов «мечту аудиофила». Это — углеродистые резисторы ВС, разработанных в Советском Союзе специально для применения в ламповых усилителях. При желании их можно отыскать в ламповых радиоприемниках 50-60 годов выпуска. Если по схеме резистор должен иметь мощность более 5 Вт, то тогда подойдут проволочные резисторы ПЭВ, покрытые стекловидной теплостойкой эмалью.

Конденсаторы, применяемые в ламповых усилителях в основном не критичны к тому или иному диэлектрику, а также к самой конструкции элемента. В трактах настройки тембра можно использовать конденсаторы любого типа. Также и в цепях выпрямителя блока питания можно устанавливать любого типа конденсаторы в качестве фильтра. При конструировании усилителей низкой частоты высокого качества, большое значение имеют установленные в схеме разделительные конденсаторы.

Именно они оказывают особое влияние на воспроизведение натурального, не искаженного звукового сигнала. Собственно благодаря им мы получаем исключительный «ламповый звук». При выборе разделительных конденсаторов, которые будут устанавливаться в ламповый усилитель мощности звука , нужно обратить особое внимание на то, чтобы ток утечки был как можно меньшим. Потому, что от данного параметра напрямую зависит корректная работа лампы, в частности ее рабочая точка.

Помимо этого, не нужно забывать, что разделительный конденсатор подключен к анодной цепи лампы, отсюда следует, что он находится под большим напряжением. Так, что такие конденсаторы должны иметь рабочее напряжение не менее 400v. Одними из лучших конденсаторов работающих в роли переходного, считаются емкости от фирмы JENSEN. Именно эти емкости применяются в топовых усилителях HI-END класса. Но их цена очень высокая, доходящая до 7500 рублей за один конденсатор. Если использовать отечественные компоненты, то наиболее подходящими будут например: К73-16 либо К40У-9, однако по качеству они значительно уступают фирменным.

Однотактный ламповый усилитель мощности звука

Представленная схема лампового усилителя имеет в своем составе три отдельных модуля:

• Предварительный усилитель с возможностью регулировки тембра
• Выходной каскад, то-есть сам усилитель мощности
• Источник питания

Предусилитель изготавливается по простой схеме с возможностью регулировать усиление сигнала. А также имеет пару отдельных регуляторов тембра низкой и высокой частоты. Для повышения эффективности работы аппарата, в конструкцию предварительного усилителя можно внедрить добавить эквалайзер на несколько полос.

Электронные компоненты предварительного усилителя

Представленная здесь схема предварительного усилителя выполнена на одной половине двойного триода 6Н3П. Структурно предусилитель может быть изготовлен на общем каркасе с выходным каскадом. В случае исполнения стерео варианта, то естественно образуются два идентичных канала, следовательно, триод будет задействован полностью. Практика показывает, что приступая к созданию какой-либо конструкции, лучше всего сначала воспользоваться монтажной платой. А после налаживания уже компоновать в основном корпусе. При условии правильной сборки, предусилитель без проблем начинает работать синхронно с подачей напряжения питания. Однако на этапе настройки нужно выставить напряжение анода радиолампы.

Конденсатор в выходной цепи С7 можно применить К73-16 с номинальным напряжением 400v, но желательно от фирмы JENSEN, который обеспечит лучшее качество звучания. Ламповый усилитель мощности звука не особо критичен к электролитическим конденсаторам, поэтому можно применять любого типа, но с запасом по напряжению. На этапе настроечных работ, во входную цепь предварительного усилителя подключаем генератор низкой частоты и подаем сигнал. На выходе должен быть подключен осциллограф.

Изначально размах сигнала на входе выставляем в пределах 10 mv. Затем определяем значение напряжения на выходе и вычисляем усиливающий коэффициент. Звуковым сигналом в диапазоне 20 Гц — 20000 Гц на входе можно высчитать пропускную способность усиливающего тракта и изобразить его АЧХ. Путем подбора емкостного значения конденсаторов, есть возможность определить приемлемую пропорцию высокой и низкой частоты.

Настройка лампового усилителя

Ламповый усилитель мощности звука реализован на двух октальных радиолампах. Во входной цепи установлен двойной триод с отдельными катодами 6Н9С включенный по параллельной схеме, а оконечный каскад выполнен на довольно мощном выходном лучевом тетроде 6П13С включенным как триод. Собственно, исключительное качество звучания создает именно триод установленный в оконечном тракте.

Чтобы выполнить простую настройку усилителя достаточно будет обыкновенного мультиметра, а чтобы выполнить точную и верную регулировку необходимо иметь осциллограф и генератор звуковых частот. Начинать нужно с установки напряжения на катодах двойного триода 6Н9С, которой должно быть в пределах 1,3v — 1,5v. Выставляется это напряжение подбором постоянного резистора R3. Ток на выходе лучевого тетрода 6П13С должен находится в диапазоне от 60 до 65 mA. Если нет в наличии мощного постоянного резистора 500 Ом — 4 Вт (R8), то его можно собрать из пары двух-ваттных МЛТ с номиналом 1 кОм и включенных параллельно.Все другие, указанные в схеме резисторы можно устанавливать любого типа, но предпочтение все же отдается С2-14.

Точно так же как и в предусилителе, важной составляющей является разделяющий конденсатор С3. Как уже упоминалось выше, идеальным вариантом было бы установка этого элемента от фирмы JENSEN. Опять же, если таковых нет под рукой, то можно использовать и советские, пленочные конденсаторы К73-16 либо К40У-9, хотя они хуже заморских. Для корректной работы схемы, эти компоненты подбираются с наименьшим током утечки. В случае невозможности выполнить такой подбор, то желательно все же купить элементы зарубежных производителей.

Блок питания усилителя

Блок питания собран с использованием кенотрона прямого накала 5Ц3С, обеспечивающий выпрямление переменного тока, в полной мере соответствующий нормам конструирования ламповых усилителей мощности HI-END класса. Если нет возможности приобрести такой кенотрон, то вместо него можно установить два выпрямительных диода.

Установленный в усилителе блок питания не требует какого либо налаживания — включил и все. Топология схемы дает возможность использование любых дросселей имеющих индуктивность не менее 5 Гн. Как вариант: применение таких приборов от устаревших телевизоров. Трансформатор питания, также можно позаимствовать у старой ламповой аппаратуры советского производства. Если есть навыки, то можно изготовить его самостоятельно. Трансформатор должен состоять из двух обмоток с напряжением по 6,3v каждая, обеспечивающие питанием радиолампы усилителя. Еще одна обмотка должна быть с рабочим напряжением 5v, которые подаются в цепь накала кенотрона и вторичную, имеющую среднюю точку. Эта обмотка гарантирует два напряжения по 300v и ток 200 мА.

Очередность сборки усилителя мощности

Порядок сборки лампового усилителя звука такой: вначале делается источник питания и сам усилитель мощности. После того как будет произведены настройки и установка необходимых параметров, подключается предусилитель. Все параметрические замеры измерительными приборами нужно делать не на «живой» акустической системе, а на ее эквиваленте. Это для того, чтобы избежать возможности вывода из стоя дорогостоящей акустики. Эквивалент нагрузки можно изготовить из мощных резисторов или из толстой нихромовой проволоки.

Далее нужно заняться корпусом для лампового усилителя звука. Дизайн можно разработать самостоятельно, либо у кого то позаимствовать. Наиболее доступным материалом для изготовления корпуса, является многослойная фанера. На верхней части корпуса устанавливаются лампы выходного и предварительного каскада и трансформаторы. На фронтальной панели расположены устройства регулировки тембра, звука и индикатор подачи напряжения питания. В конечном итоге у вас может получится устройства наподобие показанных здесь моделей.

Эта статья продолжает наш разговор об однотактных усилителях мощности. Как вы видите, схема усилителя почти ничем не отличается от схемы усилителя, опубликованной в моей статье в журнале "Радиолюбитель" №9 за 2003 год.

Автор схемы, А.И.Манаков, построил усилитель на двух пальчиковых лампах 6Н2П и 6П43П. Многие радиолюбители, повторившие этот усилитель, были приятно удивлены его мягким естественным звучанием при относительной простоте схемотехники и невысокой стоимости комплектующих элементов. Однако вопросы, поступающие регулярно после публикации, касаются, в основном, двух вещей: выходной мощности и применяемости ламп с октальным цоколем.

Идя навстречу пожеланиям радиолюбителей, и после консультаций с А.И.Манаковым, предлагаю следующий вариант усилителя.

Схема одного канала усилителя, а также блока питания для обоих каналов, приведена на рисунке.

Рис. 1. Принципиальная схема одного канала усилителя, а также блока питания для обоих каналов

Основных отличий два, это повышенная выходная мощность, около 4 Вт на канал, и кенотронное питание, благотворно влияющее на звучание.

Входной сигнал поступает на сдвоенный переменный резистор, являющийся регулятором громкости. Я применил ALPS, но ввиду его высокой стоимости можно применить любой, желательно проволочный резистор, группы "В" (логарифмическая зависимость). Можно применить два отдельных регулятора громкости, по одному на каждый канал.

В качестве лампы предварительного каскада выбран один из лучших (с моей точки зрения) отечественных малосигнальных триодов - 6Н9С. Обе половинки лампы включены параллельно. Этим достигается уменьшение внутреннего сопротивления лампы, что влечет за собой улучшение нагрузочной способности и соотношения сигнал/шум. Настройка каскада заключается в установке на катоде лампы 6Н9С напряжения в пределах 1,3-1,5 вольта, подбором резистора R3. Резистор R4 выбран по наилучшему качеству звучания. Если вы захотите применить другой триод, например 6Н8С, то сопротивление резистора R4 будет 20-25 ком, и в этом случае опять придется подбирать резистор R3. Лампа 6Н8С звучит более аналитично, у нее меньший коэффициент усиления (21 против 70 для 6Н9С), но может быть такой звук кому - нибудь понравится больше. Выбор за Вами.

Выходной каскад выполнен на лучевом тетроде 6П13С, включенном триодом. Именно триодное включение наиболее оптимально с точки зрения качества звучания. Выходной каскад особенностей не имеет. Единственное, что придется сделать, это подобрать с помощью резистора R8, ток через лампу в пределах 60-65 ma. Этот резистор можно составить из двух, параллельно соединенных резисторов, например по 1 ком 2 вт. Если есть желание, можно применить распространенную лампу 6П3С или 6П7С. Ток покоя выходного каскада в этом случае должен быть в пределах 70-75 ma. Однако хочу заметить, что в этом случае уменьшится мощность до 2х Ватт (при применении 6П3С) и увеличится суммарный коэффициент гармоник усилителя. Я пробовал лампу 6П7С и хочу отметить, что звучит она неплохо. При ее применении резистор в цепи автоматического смещения подбирается в пределах 220-230ом 2вт, а резистор между второй сеткой и анодом в пределах 150-230ом 2вт. Ток покоя в этом случае составит около 70 ma. Выходная мощность усилителя в этом случае будет около 3вт на канал.

Теперь о деталях. От качества разделительного конденсатора С3 зависит звучание усилителя в целом. Я применил Jensen, а из отечественных можно применить К71, К78, К73, К40У-9, К40У-2, К42У-2 на соответствующее напряжение от 250В.

Конденсаторы постоянной емкости, шунтирующие электролитические, в цепях автоматического смещения ламп - пленочные. Шунтирование электролитов конденсаторами постоянной емкости улучшает звукопередачу в области высоких частот.

Емкость этих конденсаторов может быть на один- два порядка меньше емкости электролитического. Конденсаторы, шунтирующие электролитические в цепях питания, можно применять К73; К77, а сами электролиты в фильтрах блока питания - Teapo, Samsung и т.д. В цепях автоматического смещения ламп, электролитические конденсаторы старайтесь применять наилучшего качества, например Black Gate. При их применении, можно отказаться от шунтирующих емкостей вообще.

Выходной трансформатор TW6SE московской фирмы "Аудиоинструмент". Зайдя на сайт фирмы по адресу www.audioinstr.h1.ru , вы можете посмотреть и заказать интересующие Вас лампы, трансформаторы, дроссели, ламповые панели и т.д.

Постоянные резисторы Р1-71 с допуском 1-2%. Можно применить ВС, а также и более распространенные типа С2-33Н или МЛТ, соответствующей мощности.

Есть ряд вопросов, касающихся колпачка, надеваемого на анод лампы 6П13С. В радиолюбительской литературе много предложений по этому поводу. Я в своих конструкциях давно и с успехом применяю наконечники свечных проводов от любого легкового автомобиля. За счет конструкции наконечника, контакт получается плотным и надежным, и что немаловажно, можно изменять его внутренний диаметр, так как для разных ламп - он разный. Если наконечник плохо паяется, примените флюс для пайки изделий из стали или цветных металлов.

Блок питания выполнен на кенотроне 5Ц3С (5Ц4С,5U4G). Применение кенотронного питания, по сравнению с диодами, делает звучание усилителя более теплым и связным.

Попробуйте, и убедитесь в этом сами. Много статей написано по поводу кенотронного питания, поэтому я не буду вдаваться в подробности. Трансформатор питания имеет четыре вторичных обмотки. Две из них питают накалы ламп первого и второго канала усилителя, одна - питание кенотрона, а анодная, с выводом средней точки, рассчитана на 300v х 2 при токе 200 ma. В первом приближении, сколько вольт на обмотке трансформатора, столько и на выходе,после дросселей и конденсаторов питания.

Дроссели можно использовать ДР-2ЛМ, ДР-2,3-0,2 от чёрно-белых телевизоров, унифицированные Д 21, Д 31, данные тех и других находятся на сайте igdrassil.tk.

Дроссели, используемые мной в данной схеме, тоже от "Аудиоинструмента". Индуктивность их 5Гн, рассчитаны они на ток 300 ma.

Монтаж усилителя выполнен навесным способом, максимально использованы выводы самих деталей и контакты ламповых панелек. Земляная шина выполнена медным одножильным проводом диаметром 0,8 мм и имеет контакт с шасси в одной точке, рядом с входом. Провода, идущие к накальным выводам всех ламп, должны быть перевиты между собой. Это нужно для уменьшения фона переменного тока. Для этой же цели служат и резисторы R9-R12. Также нужно перевить провода, идущие от входного разъема к регулятору громкости. В качестве этих проводов я применяю тоже одножильные, диаметром 0,4-0,7мм, каждый из которых (для защиты от короткого замыкания) изолирован шелковой изоляцией (применяется тонкий шнурок для обуви).

В заключении хочу сказать о том, что данный усилитель не просто схема, а реально изготовленный и прекрасно зарекомендовавший себя аппарат. Я его использую уже около трех месяцев и очень доволен его звучанием. Для тех, кто считает что 4 Вт на канал мало, скажу, что в комнате, площадью 16 квадратных метров при использовании акустики KEF Q1 (чувствительность 91 Дб), усилитель развивает звуковое давление, соизмеримое со звуковым давлением, развиваемым транзисторным усилителем, мощностью 40 вт на канал (это результаты субъективной оценки моих друзей - музыкантов). Но звук другой. Усилитель прекрасно чувствует малейшие нюансы звучания инструментов или голоса и как-бы "дышит" (простите меня, если сравнение не очень корректное). Звук его не утомляет, его хочется слушать и слушать.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
Л1 *2	Радиолампа	6Н9С	2			В блокнот
Л2 *2	Радиолампа	6П13С	2	6П7С		В блокнот
Л3	Радиолампа	5Ц3С	1	Известны факты, что эту лампу заменяли двумя диодами		В блокнот
С1, С4, С9 *2 С10		220 мкФ 450 В	7	С4 на 25 Вольт		В блокнот
С2, С8 *2	Конденсатор	1 мкФ 400 В	4			В блокнот
С3 *2	Конденсатор	0.22 мкФ 400 В	2			В блокнот
С5, С6 *2	Конденсатор	2.2 мкФ	4			В блокнот
С7 *2	Электролитический конденсатор	470 мкФ 50 В	2			В блокнот
С11	Конденсатор	2 мкФ 400 В	1			В блокнот
R1 *2	Переменный резистор	47 кОм	2			В блокнот
R2 *2	Резистор	300 кОм	2			В блокнот
R3, R7 *2	Резистор	510 Ом	4	R7 на 2 Вт. Для лампы 6П7С, R7 150-220 Ом		В блокнот
R4 *2	Резистор	47-51 кОм	2	2 Вт		В блокнот
R5 *2	Резистор	1.3-1.5 кОм	2	2 Вт		В блокнот
R6 *2	Резистор