Обзор лампового усилителя для наушников Espressivo-E от Felix Audio. Однотактный ламповый усилитель для наушников Бестрансформаторный ламповый усилитель для наушников

В этой статье мы поговорим о том, как самостоятельно изготовить ламповый усилитель для наушников. Многие меломаны отказываются от современных усилителей, так как не считают издаваемый ими вес качественным. Намного приятнее слушать так называемый «ламповый» звук - он звонче, насыщеннее, в нем даже есть какое-то скрытое тепло.

Да и внешний вид лампового усилителя намного интереснее, нежели транзисторного или на микросхемах. Он светится в темноте, издает иногда потрескивания при прогреве ламп. А монтаж можно выполнять любым способом - хоть навесным, хоть на печатном текстолите. В статье будет рассмотрено несколько способов изготовления усилителя.

Корпус - какой выбрать?

Для ламповой техники идеальным материалом окажется алюминий - он внешне привлекательный, да и работать с ним одно удовольствие. Но можно использовать и оцинкованную сталь - вот только она тоньше, придется делать ребра жесткости. Но допускается применять и более дешевые материалы - подойдет фанера, пластик. Можно использовать и готовые корпусы от старой аппаратуры и даже фанерные шкатулки. Главное, чтобы размеры были подходящими - в корпусе должны уместиться все детали.

Обратите внимание на то, что при изготовлении лампового усилителя для наушников своими руками потребуется пользоваться источником питания с высоким напряжением. На аноды ламп придется подавать не менее 120-150 В. И желательно для компактности все уместить в одном корпусе. А для того чтобы не возникло никакого постороннего фона в наушниках, необходимо осуществить экранирование блока питания от основных элементов конструкции, особенно от выходного трансформатора звука (если таковой имеется).

Изготовление корпуса из алюминия

Как вы понимаете, изготовить для наушников можно на любой основе. Но алюминиевый будет смотреться намного привлекательнее. Поэтому вам необходимо найти подходящий материал - он не должен быть тонким, чтобы не прогнулся под тяжестью установленных деталей. Вам потребуется изготовить короб из алюминия. Соединения лучше сделать при помощи сварки - после обязательно швы тщательно обработать, чтобы они не выделялись.

Затем, после формирования короба, нужно внутри установить перегородку - она послужит экраном между блоком питания и узлом усилителя. В этом экране делаете отверстие, в которое впоследствии прокладываете провода питания. Намечаете положение всех элементов - ламп, трансформаторов, регуляторов, выключателей и гнезд. В случае применения навесного монтажа на всех этих элементах будут устанавливаться пассивные компоненты - резисторы, конденсаторы, и т. д. Но можно применять и монтаж на печатной плате - правда, могут возникнуть при этом трудности. Все моменты сейчас и рассмотрим.

Печатный монтаж

Этот способ монтажа довольно привлекательный, но придется четко размечать положение гнезд под лампы и отверстия в корпусе. Если они не будут совпадать, то установка ламп и их замена окажется проблемой. При использовании такого способа монтажа на печатной плате устанавливаются все резисторы, конденсаторы и диоды, а также гнезда под лампы. Все остальные компоненты - гнезда типа «джек», регуляторы тембра и громкости, «тюльпаны», монтируются на боковых стенках и соединяются с платой при помощи экранированных проводов.

При изготовлении печатной платы потребуется раствор хлорного железа, перманентный маркер, а также фольгированный текстолит. Главное - правильно разметить дорожки. Они не должны быть слишком длинными - это может стать причиной появления постороннего фона. Чтобы на все 100% избавиться от фона, можно поверх дорожек на расстоянии 0,5 см (лишь бы не касался) поставить экран из тонкого металла. Его обязательно соединяете с общим проводом (минусом питания).

Навесной монтаж

Этот тип монтажа хоть и не отличается красотой, зато надежен и позволяет уменьшить длину выводов элементов. Это благоприятно сказывается на работе устройства. При изготовлении лампового усилителя для наушников на 6Н6П (это двойной триод) можно реализовать схему, в которой будет всего две лампы. Причем задействованными окажутся две половинки - одна в качестве предварительного усилителя с регулятором тембра, вторая будет оконечным каскадом. Рекомендуется применять трансформаторы - они позволяют уменьшить сопротивление каскада.

Для того чтобы реализовать на практике навесной монтаж, необходимо просто сделать отверстия под гнезда ламп. Но нужно делать отверстия как можно ближе друг к другу - это позволит избавиться от возможного появления фона при работе. Затем намечаете отверстия под установку переменных резисторов и гнезд для подключения наушников и источников сигнала. Обязательно сделайте отверстия для креплений силового трансформатора и выходного звукового. И не забудьте про электролитические конденсаторы. В той части корпуса, где планируется монтаж блока питания, нужно сделать отверстия под провод и выключатель. Желательно устанавливать предохранитель. Можно применять самовосстанавливающийся, благо он имеет низкую стоимость.

Выбор схемы для усилителя

Если обратить внимание на то, какие используют схемы радиолюбители в своих конструкциях, то можно увидеть, что выбор-то не очень большой. Отличия могут быть в лампах, которые используются в конструкции. если вы делаете ламповый усилитель для наушников на 6Н6П, то получите относительно малогабаритное устройство. Но в случае применения лампы типа 6Н6С размеры конструкции увеличиваются - гнезда у них отличаются, причем существенно.

Классическая схема - это предварительный усилитель на лампах типа 6Н6П или 6Н2П. Некоторые меломаны используют 6Н23П - обосновывают свой выбор тем, что у нее звук намного приятнее. Выходной каскад может строиться на аналогичном триоде или же пентоде типа 6П14П. В этом случае можно добиться большего усиления, но при использовании наушников в качестве нагрузки это не очень-то и надо.

Кстати, существуют пальчиковые лампы - у них размеры намного меньше, чем у тех, которые были приведены в статье. Для них не нужно устанавливать гнезда, они просто впаиваются в плату. Такие лампы удобно использовать в случаях, когда пространство для монтажа ограничено. Вот только на виду эти лампы не будут - их лучше прятать внутрь хорошо проветриваемого корпуса.

Изготовление блока питания

Обратите внимание на то, что любой, даже самодельный ламповый усилитель для наушников нуждается в питании. Обязательно должно быть три обмотки в трансформаторе:

1. Накальная - напряжение переменное 6,3 В.
2. Анодная - напряжение от 150 до 300 В.
3. Сетевая - для подключения к розетке.

Обязательно в цепи нужно устанавливать предохранитель и выключатель - это позволит сделать использование усилителя максимально безопасным. Обратите внимание на то, что все обмотки должны быть уложены плотно. Также не допускается наличие зазоров в сердечнике. Это может стать причиной появления постороннего шума. Трансформатор должен работать бесшумно - это главное условие.

Выпрямитель и фильтры

Затем необходимо сделать отверстия под установку электролитических конденсаторов - они используются в блоках питания для избавления от переменной составляющей тока. В качестве выпрямителя можно использовать сборку, состоящую из четырех полупроводниковых диодов. Называется она «селеновый выпрямитель». Корпус из тонкого алюминия, четыре вывода, к которым подключается источник переменного тока и нагрузка. Конструкция не очень сложная, но достать такой прибор становится все сложнее.

Поэтому в качестве выпрямителя портативного лампового усилителя для наушников лучше всего использовать обычные полупроводниковые диоды. Единственное условие - величина обратного напряжения должна быть 300 В и выше. Для ламповой техники высокие напряжения - это нормальное явление. Рекомендуется устанавливать дополнительные дроссели - они позволят избавиться от высокочастотных помех, которые могут проникнуть из сети. Это актуально для случаев, когда усилитель планируется использовать совместно с ноутбуком, персональным компьютером, и любой другой техникой, в которой используются импульсные блоки питания.

Накальные обмотки

Напряжение накала для большей части радиолам составляет 6,3 В. Максимально допустимое значение - 7 В. Но есть и лампы, у которых для накальных обмоток нужно 12,6 В (например, ГУ-50). Но это лампы, которые используются исключительно в мощной аппаратуре и для нашей конструкции они не применимы. Обмотка накала должна быть намотана толстым проводом - чтобы обеспечить все цепи питанием. Кроме того, от нее же можно запитать лампу (или светодиод), которая будет сигнализировать о включении/отключении усилителя.

Иногда в литературе можно встретить рекомендации специалистов - выпрямлять ток перед подачей на накалы ламп. Это хорошее решение для избавления от посторонних шумов, возникающих при работе. Дело в том, что нить накала, словно динамик, немного «гудит» при питании от источника переменного тока. Она колеблется с частотой около 50 Гц. Эти колебания могут влиять на работу УНЧ. Чтобы от них избавиться, достаточно установить мостовой выпрямитель и несколько электролитических конденсаторов. Тогда только не будут вибрировать нити накалов.

Сборка усилителя

А теперь приступим к сборке усилителя - дело это кропотливое, но выполняется очень просто. Даже самые для наушников собираются по классическим схемам, о которых мы говорили выше. Выбрав конкретную схему, можно приступать к ее реализации. Соберите все элементы, которые вам потребуются. Установите переменные резисторы и можно начинать сборку.

Первым делом прокладываются шины питания нитей накала. Для экономии иногда один из проводов соединяют с корпусом. В нашем случае питание происходит постоянным током, поэтому с корпусом нужно соединять минус. Следовательно, на каждом гнезде лампы необходимо соединить с корпусом один из выводов нити накала. На второй вывод подается плюс от источника питания. Затем, когда все шины находятся на своих местах, можно приступать к установке пассивных компонентов.

Монтаж элементов

Первым делом нужно произвести соединения цепей, которые могут быть причиной появления постороннего фона. При подключении наушников к ламповому усилителю может слышаться характерный звук, который говорит о том, что в цепях присутствует некачественное соединение. Переменные резисторы соединяете с элементами схемы при помощи экранированных проводов - добейтесь того, чтобы провод без оплетки был максимально коротким. Прокладываете аккуратно провода, можно использовать фиксаторы для крепления.

Затем производите установку резисторов и конденсаторов - высоковольтную (анодную) часть нужно делать самой последней. Для облегчения монтажа можно использовать цилиндрические электролитические конденсаторы типа ВЗР КЭ-2М. Они при помощи гайки закрепляются на корпусе. Минус - это корпус конденсатора, плюс - центральная жила. Именно с ее помощью можно облегчить проведение монтажа - она соединяется с «+300В» от источника питания. А затем к этой жиле припаиваются резисторы, второй вывод которых соединяется с анодами ламп.

Завершение монтажа

Теперь нужно реализовать подключение наушников к ламповому усилителю - делается это при помощи штекеров типа «джек». Сразу нужно оговориться, что использовать разъем 3,5 мм неудобно - его и поставить сложно, и пайку производить тоже проблемно. Поэтому лучше использовать разъемы 6,5 мм - они красиво смотрятся на корпусе из алюминия. Если вы изготавливаете бестрансформаторный ламповый усилитель для наушников, то необходимо нагрузку подключать в анодную цепь.

Рекомендуется перед началом проведения работ определиться с тем, нужен ли микшер. Это устройство, при помощи которого делается слияние нескольких сигналов в одно целое. Другими словами, можно взять сигнал от микрофона, компьютера и гитары, отрегулировать величину усиления и подать на вход УЗЧ. Поэтому, если нужно сделать несколько входов, потребуется установить дополнительные разъемы типа «тюльпан» или «джек». И по каждому входу делается регулировка громкости - для этой цели устанавливаются отдельные переменные резисторы.

Стереофонические УНЧ

И еще один момент. При изготовлении стереофонического лампового усилителя для наушников на 6Ж1П или аналогичной лампе необходимо использовать переменные резисторы спаренного типа - два в одном. Другими словами, на одном рычаге должно быть два бегунка. С помощью такого устройства можно одновременно производить регулировку усиления сразу по двум каналам.

Если усилитель стереофонический, то для каждого источника сигнала используется отдельный предварительный усилитель. Оконечный каскад может быть общим. Но самый простой способ реализации стереоусилителя - это изготовление двух монофонических устройств. На один подается сигнал от левого канала, на второй - от правого. По аналогичной схеме можно изготовить и усилитель для сабвуфера. Нужно только добавить в конструкцию фильтр низких частот. Но при изготовлении простого лампового усилителя для наушников своими руками это не потребуется.

Трансформатор звука

При изготовлении лампового УНЧ по классической схеме необходимо применять трансформаторы типа ТВЗ. Такие устанавливались раньше на усилителях в радиолах и радиоприемниках. Если присмотреться, то можно увидеть, что никаких практически отличий от сетевых трансформаторов нет. А теперь подробнее:

1. Напряжение питания первичной обмотки у сетевых и звуковых трансформаторов около 250 В.
2. На вторичной обмотке напряжение около 9-10 В.

Иными словами, в качестве звукового трансформатора можно использовать даже китайский сетевой. Их можно найти как в дешевых колонках, так и в различных приборах. Вот только нужно обратить внимание на качество стали, из которой изготавливается сердечник. У трансформаторов типа ТВЗ или ТВК (использовались для кадровой развертки ламповых телевизоров) сталь намного качественнее, нежели у китайских собратьев.

В том случае, если применена схема стереофонического усилителя, потребуется учесть одну особенность. Соединять вторичные обмотки трансформаторов для лампового усилителя для наушников нужно последовательно. Средняя точка соединяется с корпусом устройства. Второй вывод - это левый канал, а третий - это правый. Такой усилитель можно использовать и в качестве предварительного каскада для домашней акустической системы. К ней можно подключить сразу несколько сигналов от различных источников.

В заключение

Но можно самостоятельно сделать не только из подручных материалов ламповый усилитель для наушников. Набор для изготовления подобных девайсов можно приобрести за относительно небольшую цену. Конечно, отдавать деньги за то, что можно найти на любой свалке - это глупость. Самое сложное при работе - это изготовление корпуса. Работать с алюминием легко, вот только сварку его осуществлять проблематично - проще найти человека, который занимается этим делом. Можно, конечно, применить болтовое соединение. Вот только оно оказывается намного слабее.

Настройки не требует устройство, подключить наушники к ламповому усилителю довольно просто - работать все начинает буквально сразу же. Если сомневаетесь в своих силах, то попробуйте сначала изготовить «черновой» вариант - так сказать, на коленке. После изготовления такого устройства можно сделать несколько экспериментов, которые помогут определить необходимые параметры элементов. Дело в том, что путем подбора конденсаторов можно изменить тембр - повысить или понизить частоту воспроизводимого звука.

Усилитель, изготовленный по классической схеме, будет долго работать, ведь ресурс радиолампы составляет около 1000 часов. А заменить ее можно буквально за пару секунд. К такому устройству можно подключать даже виниловый проигрыватель - это будет актуально для любителей «старины». А вот выход, который подключается к наушникам, можно соединить со входом звуковой карты - это позволит оцифровать любую виниловую пластинку.

Вариант 1 (на 6Н6П)

Интерес к ламповым усилителям не пропадает и по сегодняшний день, поэтому в этой статье мы с вами рассмотрим пару принципиальных схем усилителей для наушников. В первом варианте схема реализована на двух лампах 6Н6П (по лампе на канал), она изображена на рисунке ниже.

В схеме применен трансформатор ТАН 17-127/220-50. На транзисторе VT1 собран узел задержки подачи анодного напряжения. В особых настройках схема не нуждается, собранная без ошибок в монтаже работает “как часы”.

Внешний вид готового усилителя на следующем снимке:

Вариант 2 (на 6Н3П и 6Н24П)

И еще одна принципиальная схема лампового усилителя для наушников. В ней использована одна лампа 6Н3П для входного каскада на оба канала, и по лампе 6Н24П на канал на выходе усилителя. Спаренный переменный резистор R1 — регулятор уровня входного сигнала (громкости).

Напряжение на накал входной лампы снимается с микросхемы DA1 (КР1158ЕН6), представляющей собой стабилизатор напряжения с фиксированным положительным выходным напряжением 6 вольт (ее цена на момент написания статьи составляет примерно 20-30 рублей). Микросхема стабилизатора рассчитана на рабочий ток 0,5 ампер (максимальный – 1,2 ампера), и хотя она уже содержит в себе внутреннюю защиту от перенапряжения и перегрева, ее все же стоит установить на небольшой радиатор (лишним не будет). Если у вас возникнут трудности с приобретением микросхемы стабилизатора, можно реализовать накал, как это сделано в первом варианте усилителя. В этом случае, скорее всего, придется увеличить номинал емкости С5.

Для питания схемы был использован трансформатор мощностью 15 ватт, первичная обмотка осталась без изменений (на 220 вольт), вторичные обмотки перемотаны (170 вольт на ток 50 мА, и 6,3 вольта на ток 1 ампер для накала ламп). Про количество намотанных витков мы писать не будем, потому, как вам придется пересчитать параметры именно под то трансформаторное железо, которое у вас окажется под руками. Для намотки второй обмотки использовали провод ПЭВ-2 диаметром 0,2мм, для накальной – диаметр 0,8мм.

По качеству звучания второй вариант превосходит первый (хотя и первый по звуку довольно не плох). Полоса пропускания второго варианта от 10 до 100.000 герц, и по чисто субъективной оценке, низа показались немного глубже, и верх четче.

Как видно на следующем изображении, монтаж навесной:

В самодельных ретро конструкциях нечасто можно увидеть бестрансформаторный двухтактный усилитель с фазоинвертором и с последовательным включением ламп, а ведь именно он, по словам Л. Кононовича, является более совершенным для использования в радиоприёмниках и радиолах высшего класса (журнал «Радио»1959г №6; статья «Усилители НЧ без выходного трансформатора»). Но столкнулся я с этой схемой несколько позже, в начале 70-х, будучи ещё школяром, даже собрал этот усилитель. Кстати, он неплохо работал, в составе радиоприёмника, но с трансформатором на выходе. Как давно это было. «Высококачественный усилитель» - так называлась статья из брошюры, посвящённой высококачественному воспроизведению звука. Но сейчас, как я понял, уже никого не интересует качественное звучание, главное, чтобы громко было. Вот и приходится мне затыкать уши, посещая театры и концертные залы.

Схема 70-х годов.

Когда я тестирую ламповый усилитель с покупным выходным трансформатором, то наблюдаю сильный завал частотной характеристики (до - 10 дБ) в области низких частот (20 - 100 Гц). В попытке выровнять частотную характеристику – увеличиваю глубину отрицательной обратной связи и замечаю, что звучание становится ватным (теряется динамика звука, прозрачность), хотя приборы говорят, что всё отлично. Начинаю увеличивать число витков первичной обмотки трансформатора или включаю последовательно две первичные обмотки трансформаторов, для подъёма усиления на низких частотах, но тогда заваливается верх частотной характеристики за счёт роста индуктивности рассеивания. Ко всему надо добавить и нелинейные искажения, так как от тока, протекающего по обмотке, будет меняться магнитная проницаемость сердечника. Умолчу пока про фазовые искажения, незаметные на слух.

Попытка построить высококачественный усилитель для громкоговорителя без выходного трансформатора у меня пока не увенчалась успехом, так как всё упирается в акустический агрегат, который в большей степени несёт ответственность за качество звука, чем сам усилитель. В моём представлении гирлянда низкоомных последовательно включенных громкоговорителей в акустическом ящике, согласованная с усилителем, скорее всего не зазвучит. Даже в юности схема Кононовича работала у меня с выходным трансформатором, так как рассчитана была на дефицитные в то время громкоговорители 5ГД16 с сопротивлением около 400 Ом. А попытка увеличить количество радиоламп, чтобы обеспечить работу на низкоомную нагрузку превращает конструкцию усилителя в электропечку.

Зато увенчалась успехом постройка высококачественного стереофонического бестранформаторного усилителя для наушников. Я собрал усилитель на комбинированных триодах в целях уменьшения общего количества ламп.

Ламповый высококачественный усилитель для наушников.

Теперь так я бы назвал эту схему.

Фото 3. Макет усидитедя.

Когда я уже стал забывать, что представляет собой качественное звучание, то собрал схему простого однолампового монофонического усилителя для наушников.
Этот усилитель работал на последовательно соединённые динамические головки наушников исключительно из-за сравнительно высокого своего выходного сопротивления 66 Ом, а поэтому не годился для стереофонического приёма с использованием бытовых, сравнительно недорогих наушников с комплексным сопротивлением динамических головок 30 – 33 Ом. Двухтактный ламповый каскад на триодах 6Н3П, (более широко распространённые радиолампы 6Н2П в этой схеме работать не будут, возможно, из-за большего их внутреннего сопротивления) охваченный обратной связью, уже обеспечивает выходное сопротивление порядка 33 - 40 Ом. Правда, путём дополнительных схемных решений, я пока дошёл до выходного сопротивления усилителя около 25 Ом. Я мог бы пойти и дальше, но вовремя остановился, так процесс мог отбросить меня в прошлое на целое столетие (в 1921 году проводились опыты по радиосвязи между Казанью и городами Поволжья), в то время, чтобы поднять мощность передатчика использовалось включение до 87 ламп в параллель. Несмотря на ещё не совсем холодную за окном погоду, отопление работало в полную силу.

В схеме на рисунке 1 первая лампа работает в усилительном режиме. Вторая половинка двойного триода – фазоинвертор. С катода и с анода этой лампы снимаются два сигнала одинаковой амплитуды, но сдвинутые друг относительно друга на 180 градусов. Коэффициент усиления этого каскада меньше 1. На выходе двухтактный последовательный каскад. Постоянное напряжение делится пополам для каждой лампы. Для этой схемы лампа 6Н3П, имея низкое анодное напряжение (100 вольт), удачно подходит. Цепочка R C – отрицательная обратная связь. С уменьшением номинала резистора, увеличивается глубина обратной связи, что в свою очередь уменьшает нелинейные искажения и выходное сопротивление каскада, в тоже время уменьшает коэффициент усиления. Так, если резистор в цепи обратной связи равен 10 кОм, то выходное сопротивление каскада - 33 Ом. Если R оос = 18 кОм, то R вых = 40 Ом.

Тем не менее, как вариант, можно уменьшить выходное сопротивление усилителя, не сильно увеличивая глубину отрицательной обратной связи, параллельным включением ламп в выходном каскаде.

Я испробовал и такое включение ламп в оконечном каскаде, несколько изменив схему. Наиболее заметно два параллельных включения. При включении в параллель три лампы, эффект на снижение сопротивления незначителен. Поэтому выстраивать цепочку ламп, чтобы добиться отдачи громкоговорителя я не стал. Дело за выбором из трёх вариантов.

Многих радиолюбителей, желающих приобщиться к ламповому звуку, останавливает наличие в конструкции выходного трансформатора . Качество этого элемента во многом определяет конечное качество звучания всего усилителя. Готовые промышленные образцы стоят весьма дорого, да и не всегда есть возможность подобрать трансформатор под конкретную лампу или режим работы. А изготовить качественный выходной трансформатор в домашних условиях не каждому радиолюбителю под силу.

Потому, практически вместе с появлением лампы, радиоинженеры начали поиски путей исключения из схемы выходного трансформатора. Для снижения выходного сопротивления усилителя в ход пошли и катодные повторители, и параллельное включение нескольких ламп, мостовые и двухтактные схемы. Такая топология получила название OTL (без выходного трансформатора).

Подобные OTL-аппараты даже выпускались в промышленных масштабах, но, увы, лишь единицы из них имели достойное звучание. Потому интерес к таким схемам в последнее время заметно угас.

Однако, памятуя о том, что сопротивление (аудиофильских) наушников чаще всего лежит в диапазоне 32-600 Ом, что по сравнению с сопротивлением акустических систем в 4-8 Ом получается в несколько раз, а то и сотен раз больше, радиолюбители не оставляют попытки реализовать OTL-топологию в маломощных усилителях для наушников . Чаще всего встречаются вариации на тему SRPP-каскадов и параллельного включения ламп. Но бывают и другие варианты.

Один из вариантов предложил Морган Джонс в несильно далёких 90-х годах. В основу своей схемы он заложил схему усилителя EarMax, который выпускался одной известной фирмой и стоил около 1000$.

Изменив некоторые номиналы и типы используемых ламп (в оригинале была лампа 6Н1П), Джонс увеличил нагрузочную способность усилителя и обеспечил относительно качественную работу схемы на 32-омные наушники. Схема усилителя представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Входной каскад обычный — с резистивной нагрузкой. Ток покоя составляет 3мА. В качестве R5 можно использовать два резистора номиналом 1,5кОм включенных параллельно. Выходной каскад для снижения выходного сопротивления усилителя без использования общей отрицательной обратной связи построен по схеме двухтактного катодного повторителя Уайта . Его ток покоя выбран 10мА, при этом его выходное сопротивление составляет всего 10 Ом. Общий коэффициент усиления всего усилителя составляет 22.

Как показали измерения, усилитель отлично справляется с наушниками сопротивлением от 300 Ом. При этом, чем ниже сопротивление нагрузки, тем получается короче спектр гармоник на выходе усилителя.

Для нагрузки в 32 Ом усилитель при больших мощностях (а максимум составил 32 мВт) имел дисбаланс положительной и отрицательной полуволн сигнала.

Изучением такого странного поведения усилителя при низкоомной нагрузке (ведь выходное сопротивление усилителя было достаточно низким) занялись два энтузиаста Джон Броски и Алекс Кавалли. В результате их исследований были изменены номиналы резисторов (и как следствие режимы работы ламп) выходного каскада. Это позволило оптимизировать распределение тока между плечами выходного каскада:

Увеличение по клику

В результате казалось бы незначительных изменений номиналов некоторых резисторов удалось повысить выходную мощность усилителя в 6 раз и полностью устранить асимметрию полуволн сигнала при низкоомной нагрузке. Так же существенно сократился «хвост» гармоник (до 4-ой, против 7-ой в исходном варианте) и расширился частотный диапазон в НЧ-области.

Но за всё приходится платить. Из-за внесённых изменений уменьшился общий коэффициент усиления до 19, и возросло выходное сопротивление усилителя до 53 Ом. Тем не менее, усилитель достойно справился с наушниками сопротивлением 32 Ома.

Для тех, кто не боится общей отрицательной обратной связи, Алекс Кавалли предложил вариант схемы:

Увеличение по клику

Здесь резисторы R3 и R10 формируют цепь общей ООС. Её глубина выбрана как компромисс: с одной стороны — понизить выходное сопротивление усилителя менее 32 Ом (с указанными номиналами получается 20 Ом), с другой стороны — общего усиления должно хватать, чтобы раскачать сигнал с выхода обычного CD-плейера. Алекс советует поэкспериментировать с номинала этих резисторов, чтобы подобрать оптимальное звучание под конкретные наушники .

Не все любят лампу 6Н23П , потому нашлись энтузиасты, которые доработали исходный вариант усилителя EarMax на базе ламп 6Н1П:

Увеличение по клику

Здесь также изменены номиналы резисторов для повышения нагрузочной способности усилителя, кроме того для оптимизации режимов потребовалось увеличить напряжение питания усилителя.

При повторении этого варианта обращаю ваше внимание на то, что лампа 6Н1П по цепи накала потребляет ток практически в два раза больше, чем 6Н23П. Это следует учесть при выборе трансформатора и изготовлении блока питания. Учитывая, что внутреннее сопротивление лампы 6Н1П (11кОм) значительно выше внутреннего сопротивления лампы 6Н23П (около 2,5кОм), последний вариант усилителя рекомендуется использовать с наушниками сопротивлением от 100 Ом.

Благодаря своей простоте, все приведённые выше конструкции легко собираются навесным монтажом без использования печатных плат.

Единственный конденсатор на пути сигнала это С4. Здесь следует использовать конденсатор максимально-доступного вам аудиофильского качества! Не стоит использовать конденсаторы с рабочим напряжением ниже указанных на схеме, так как до полного прогрева ламп напряжение на них может достигать напряжения питания усилителя.

Схема блока питания не приводится, так как здесь любой радиолюбитель может развернуться в полной мере своей аудиофильской испорченности. В оригинале усилитель запитывался от обычного мостового выпрямителя с C-L-C фильтром. Не было предусмотрено никаких цепей по задержке подачи анодного напряжения до прогрева ламп. В поздних моделях усилителя для снижения уровня фона ввели питание накала ламп постоянным напряжением.

При повторении конструкции можно реализовать питание усилителя от кенотронного выпрямителя , что автоматически защитит катоды ламп, или, учитывая небольшой ток потребления схемы, от параметрического стабилизатора .

При прослушивании усилителя даже оригинальной (недоработанной) версии все отмечали чистое и ровное звучание без излишней ламповой мягкости с чёткой проработкой ВЧ-области и потрясающими «низами», обычно не свойственным ламповым усилителям. Несмотря на казалось бы небольшую выходную мощность, уровень громкости был более чем достаточный, а иногда превышал разумные пределы.

Учитывая доступность деталей и простоту конструкции, сборка этого усилителя может стать неплохим занятием для морозного зимнего вечера, шансом приобщиться к ламповому звуку и простым способом поднять звучание ваших наушников на совершенно другой уровень.

Собирая и налаживая схему, помните, что в ламповых конструкциях присутствуют высокие напряжения опасные для жизни! Будьте внимательны и осторожны. Соблюдайте правила техники безопасности при работе с высоким напряжением. Не забывайте разряжать конденсаторы перед проведением работ внутри усилителя.

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты».

Попался мне на глаза симпатишный такой аскетичный ламповый усилитель для наушников . Однотактник с трансформаторным выходом. Входной каскад - обычный общий катод. Выход - однотактный катодный повторитель, нагруженный на трансформатор.

Собран красиво и аккуратно, спроектирован добротно, и звучать должен действительно здОрово, есть лишь одно "но": замечательная лампочка 12B4-A будет жить в данном дизайне очень недолго, её надо будет менять, опять менять, и опять...

Хороший усилитель

Автор разработки - дядечка в возрасте, электронщик-профессионал, даже профессор. Проектирует, собирает и продаёт много ламповой техники, явно весьма высокого качества. Я бы и за бесплатно его пропиарил, но не хочу устраивать анти-рекламу хорошему человеку. Выучка у разработчика того аппарата, похоже, старой закваски, небось в университете только лампы и изучал, и преподавал.

Удивительно, как много т.н. "ламповых гуру" не видят явных багов, которые разработчику, даже немного повозившемуся в своей жизни к примеру с микроконтроллерами, должны быть очевидны. Я имею в виду переходные процессы в системе в моменты запуска и остановки. Любой микроконтроллерщик с самого начала обучен обеспечивать надёжный сброс, а продвинутые ещё и всякие brown-out детекторы пользуют. Лампы же сбрасывать да обнулять вроде незачем. Вот и не выработана у ламповиков привычка думать в измерении, отличном от установившихся режимов.

Схема

Для начала предлагаю посмотреть на схему аппарата, немного помедитировать 😉 Второй канал я обрезал из соображений экономии места - каналы идентичны. На картинку можно "кликнуть", чтобы читались все подробности.

Проблема

Рассмотрим собственно усилитель повнимательней.

Теперь давайте проделаем небольшой умственный эксперимент. При подаче питающего напряжения катоды ламп холодные. Соответственно через вакуум не может течь никакого сколько-нибудь заметного тока. Вопрос: какое будет в такой ситуации приложено напряжение к сетке V3? Чтобы ещё упростить задачку, давайте сотрём ничего не проводящую V1b и несущественную для нашего разговора обвязку.

Опытные товарищи могут заметить, что цепочка фильтра питания R6 C7 задержит подачу высокого напряжения на сетку V3. Увы, постоянная времени этой цепочки всего 0.2 секунды, так что она мало что меняет. Для сравнения - гарантированное время прогрева накала 12B4-A по документации составляет 11 секунд. Время же прогрева собственно катода намного больше (вот соберу свою лампомерку - обязательно опубликую результаты замеров). Жаль на другие лампы таких данных не приводят.

Итого: первые несколько секунд после включения аппарата на сетке и аноде ещё холодной V3 две сотни вольт относительно катода. Да, токи ограничены и лампа в потолок не улетит. Но ускоренная эрозия катода обеспечена.

Кстати, максимальное отрицательное смещение на сетке по документации RCA на 12B4-A не должно превышать 50 вольт. Про максимальное положительное сеточное напряжение они вообще ничего не пишут, видимо решив, что ни один уважающий себя пользователь их продукции не станет учинять такого издевательства над вакуумным прибором, достойным всяческого уважения и признания. Вполне допускаю, что при 200 вольтах напряжения сетка-катод могут происходить пробои. Большой энергии там не выделится - резисторы ограничат ток на уровне не более 2 мА. Но катод будет активно "побит молью".

Популярное решение

К счастью, в среде самодельщиков в последнее время приобрели популярность всевозможные устройства, обеспечивающие задержку подачи анодного напряжения после включения аппарата. Их ещё называют "УЗФ" - устройство задержки и фильтрации. Правда, в подавляющем большинстве исполнений, что мне довелось повидать - устройства те опасны (не защищены от перегрузок по току) и совершенно не помогают при выключении питания.

Красивое решение в дополнение

Более изящное решение было мною подсмотрено у одного мастера ламповой схемотехники из Америки, но скорее всего было известно ещё до него. Достаточно подключить скромный полупроводниковый диод между сеткой и катодом лампы. Конечно делать это стоит только если у этой лампы есть вероятность попасть в неприятную ситуацию, описанную выше. Диод подключаем анодом к сетке, катодом - к катоду лампы. Таким образом кремниевый диод откроется уже при 0.7 вольтах положительного смещения на сетке лампы, эффективно защищая лампу от сеточных токов и избыточных напряжений.

В нормальном же рабочем режиме при отрицательном потенциале сетки относительно катода диод будет закрыт. Собственная ёмкость диода подключается параллельно входной ёмкости лампы и слегка ухудшает частотные характеристики усилителя. Но в большинстве случаев этой дополнительной ёмкостью можно смело пренебречь, потому, что либо миллеровская ёмкость будет влиять на порядки сильнее, либо, как в случае катодного повторителя, влияние входной ёмкости практически ничтожно, во всяком случае в диапазоне звуковых частот и даже до сотен килогерц.

Увы, у диодной защиты есть один очень существенный недостаток: это же полупроводник в ламповом усилителе! Он же "портит звук". К сожалению, ещё очень многие фанаты ламповой техники молятся на идолов и совершенно не желают изучать техническую базу, принципы работы и потроха своих божков. Так что серьёзному инженеру придётся всё же считаться с этими верованиями и либо прятать те диоды, либо не использовать такой метод продления срока жизни вакуумных ламп.

Спорный вопрос

Раз уж Вы, дорогой читатель, добрались досюда - значит тема Вас интересует, и статья была написана не зря. Будьте столь любезны, потратьте ещё минуту-другую, оставьте комментарий: всё ли было понятно, согласны ли Вы с моими выводами, или вопрос так и остался спорным?

Всего Вам доброго, и долгих лет службы Вашим любимым приборам!

This entry was posted in , by . Bookmark the .