Межкаскадный трансформатор для лампового усилителя своими руками

Обновлено: 07.07.2024

Усилители Music Angel

Ламповый усилитель XD500MKIII: EL34, 2х50 Вт Ламповый усилитель XD800MKIII: KT88, 2х65 Вт Ламповый усилитель XD845MKIII: 845, 2х20 Вт Ламповый усилитель XD850MKIII: 300B, 2х9 Вт Ламповый усилитель XD8502AIII: 300B, 2х9 Вт Предварительный ламповый усилитель XD900MKIII: 12AU7, 12AX7

Ламповый усилитель MINI 6: KT88, 2х60 Вт Ламповый усилитель MINIP1: 6AQ5, 2х10 Вт Ламповый усилитель MINIL3: EL34, 2х35 Вт Ламповый усилитель MINIP14: 6P14, 2х10 Вт

Ламповые усилители LACONIC HA-02,03B/B2/M: 6N6P, 2х1,2 Вт на 300 Ом

Акустическая система Music Angel One: 20 - 100 Вт, 38 Гц - 30 кГц, 86 Дб/Вт/м Акустическая система Music Angel 2.5: 20 - 200 Вт, 20 Гц - 30 кГц, 86 Дб/Вт/м Акустическая система Music Angel TK-10: 10 - 250 Вт, 45 Гц - 22 кГц, 8 Ом, 97 дБ/Вт/м Акустическая система DIVA 5.2: 10 - 150 Вт, 36 Гц - 20 кГц, 90 дБ/Вт/м

КТ 88: Filament Voltage 6.3 V Filament Current 1.6 A Plate Voltage (max) 800 V Plate Current (max) 230 mA Plate Dissipation (max) 40 W 845: D.C. Plate Voltage 1250 D.C. Grid Voltage -98 Peak A.F. Grid Voltage 93 D.C. Plate Current (ma.) 95 Power Output (watts) 15 21 300B: Filament Voltage 5 V Filament Current 1.2 A Plate Voltage (max) 450 V Plate Current (max) 100 mA Plate Dissipation (max) 40 W

Ревизия однотактного усилителя с межкаскадным трансформатором

Nobu K.Shishido, Glass Audio Vol.9/97

Мне известно, что Jean Hiraga**, живший в Японии одно время, в своих статьях защищал японский audiocraib — DHT-SE и рупорные громкоговорители. Сейчас он работает во Франции и в Европе его деятельность довольно популярна. Но в Америке? Стране гигантских мощностей и гигантского всего остального. Я был крайне скептично настроен. Однако, реакция читателей на мои письма в GA заставила внонь обратиться к теме, что именуется мистическим японским аудиосообщестзом. Сама выставка WCES'96 и многочисленные ревю о DHT-SE в журналах убедили меня в том, что тема однотактников воспринята в Америке с энтузиазмом, запредельным для моего понимания. Только теперь я исполнен вдохновением большим, чем когда-либо, писать об однотактниках.

Улучшений 300В SE усилитель

Я спроектировал и построил усилитель на 300В с межкаскадным трансформатором в конце 70-х и полагал, что поставил точку в моих бесконечных играх с 300В. Однако, я ошибался. Выходит, что для улучшений еще остался запас. На рис. 1 дана схема моей новой улучшенной версии, включая все изменения, внесенные мной в первоначальную, опубликованную в GA 1/94. Наиболее значительным изменением было удаление конденсатора между первым каскадом и драйвером. Возможность прямой связи в предыдущих каскадах оправдывает значительную выгоду от применения межкаскадного трансформатора. Из-за того, что резистивное сопротивление первички IT (Interstage Transformer) мало, мы без усилий получаем высокое напряжение питания на аноде драйвера. Его хватает, чтобы и на катоде оно было столь высоким, чтоб управляющую сетку непосредственно соединить с выходом каскада усиления напряжения. При этом еще остается достаточная разница между анодом и катодом, чтобы драйверу работать в подходящем режиме.

Второе улучшение: схема SRPP входного каскада, главным образом отвечающего за усиление напряжения. Это позволило исключить большое сопротивление в аноде, потенциальный источник ухудшения звука.

Межкаскадник можно и подешевле

Мне известно, что многих любителей смущает запредельная цена межкаскадного транса Tango NC-20, который я использую. С этой целью я публикую информацию об альтернативных изделиях японского происхождения.

Таким можно считать Tango NC-16. Если вы соедините параллельно обе первичные обмотки, он будет держать ток 30 mА и импеданс первичной обмотки 2,6 кОм — вполне нормальный для 6F6 в триодном включении. Вы можете также включить параллельно вторичные обмотки, при этом получить трансформацию 1:2 и расширить диапазон. Можно их соединить последовательно и добиться увеличения напряжения в 4 раза, но при этом диапазон станет несколько уже. Стоимость NC-16 вдвое меньше цены NC-20.

Вы также можете использовать Tamura A-342. Для всех межкаскадных трансов Tamura характерно одно слабое место — суженный частотный диапазон, обычно от 30-50 Гц до 15 кГц,хотя качество их в этом диапазоне нареканий не вызывает. Другой их недостаток в том, что они довольно габаритны. Зато они выигрывают по цене. Помните, однако, что качество выходного трансформатора вместе с межкаскадным столь же важно, как и качество ламп. Потратьте на них столько, сколько сможете себе позволить, и лишь потом думайте об экзотических резисторах с конденсаторами. Их вы можете заменить позже, когда будут деньги.

Уменьшение искажений находится в противоречии с мощностью на аноде.

Существует два пути уменьшения гармонических искажений в триодных однотактниках. Один из них — увеличение нагрузки в анодной цепи. Как видно из табл. 1, при тех же значениях Ер (напряжение на аноде) и Iр (анодный ток без сигнала) и, следовательно, при той же мощности на аноде, мы получим меньшие искажения при увеличении сопротивления нагрузки R(, правда ценой максимально возможной выходной мощности. То есть, полезная мощность в нагрузке снизится.

Положим, к примеру, рабочие условия для 300В: Ep=350V, Ip=60mA. Тогда мощность на аноде равна 21 Вт. При R_L = 2 кОм в выходном сигнале содержится -21 дБ (около 10%) второй гармоники и -30 дБ (около 3 %) третьей гармоники при максимально возможной мощности 10,2 Вт, когда заметно клиппирование входного сигнала или отсечка выходного (либо оба условия выполняются одновременно). Если мы возьмем нагрузку R_L = 3 кОм, то вторая гармоника будет равна —26 дБ (5 %), третья равна - 38 дБ (1,3 %), то есть вполовину меньше, чем было с нагрузкой в 2 кОм. Но мощность теперь уменьшилась до 8,3 Вт. Когда же возьмем R_L =- 4 кОм, гармоники станут еще ниже: вторая -30 дБ (около 3 %), третья -44 дБ (около 0,6 %), а мощность упадет до 7 Вт. Так как кривые искажений для каждой RL пойдут параллельно друг другу в координатах выходной мощности,до определенного предела, мь могли бы ожидать дальнейшего снижения искажений при увеличении R_L (в области мощностей ниже предельных). Но опять таки ценой падения максимально возможной мощности, которая соотносится с мощностью рассеяния на аноде. (Здесь принят термин эффективность анода, представляющий отношение выходной мощности к мощности, рассеяной на аноде — примечание Ред.).

При 2 кОм мы получим эффективность анода 49 %, при 3 кОм — 40 %, и при 4 кОм 33 %. То есть, имеем своеобразный обмен полезной мощности (падающей) на затраты энергии (растущие), нужно лишь определиться с подходящей нагрузкой для каждой конкретной цели.

В данном случае табл. 1 показывает, что наивысшее значение эффективности анода достижимо при следующих режимах: Ер = 250 V, Iр -30 mА, Ед = -55 V (сеточное смещение) и R_L=2 кОм. При этом максимально возможная мощность в нагрузке — 4,9 Вт. Эти данные взяты из оригинальных материалов Western Electric, служащих для облегчения выбора режимов при определенной конструкторской задаче.

Некоторые ошибочные понятия

Вывод R. Welch'a о том, что межкаскадный трансформатор должен инвертировать фазу сигнала, к сожалению, ошибочен***. Полярность не должна быть перевернута, если трансформатор используется нормальным образом: начало (или конец) первички подключено к аноду драйвера,начало (или конец) вторички — к сетке выходной лампы. Но не наоборот! То есть, не путать начала и концы обмоток, подключенных непосредственно к лампам.

То, что он считал нормальным соединением, на самом деле; являлось инверсным включением (возможно напутал начало и конец обмотки во вторичке), так как 2 % гармоник при 2 Вт — слишком много для 300В в тех режимах, которые Reid описал. Как видно из рис. 2,искажения 300В при 2 Вт выходной мощности чуть больше 1 % и никогда не достигают 2 % (2 Вт), пока какие-либо детали, включая лампы, не окажутся негодными. Либо это ошибка в схеме, как в случае с перевернутыми выводами у межкаскадного трансформатора.

Из-за пары различий между старой схемой и представленной вновь, значения напряжений и токов, указанных в схемах, отличаются друг от друга. Сначала я использовал кенотрон 5U4GB довольно старой конструкции (года выпуска) и получил 470 V DC (выпрямленных) при подаче 450 V (переменного). Новый кенотрон 5U4GB позволил поднять выпрямленное напряжение до 500 V, так что мне пришлось включить последовательно резистор 100 Ом в цепь питания, чтобы сохранить нужные +470 V. Кроме того, в прошлой 300В эмиссия была выше, чем у средней по характеристикам лампы и я получил Iр = 90 mA при тех же Ер и резисторе в катоде (автосмещение). Значение Iр = 80 mA в новой схеме ближе к стандартному значению. Если захотите, можете работать и без резистора 100 Ом в цепи анодного питания, только следите, чтобы мощность рассеяния на аноде 300В не превышала предельно допустимых 40 Вт.

References
1. JAES,Vol21,No4, pp267-273;Перепечатка в GA 4/92, стр. 16-19, I 23-26 и 42.

Тонкости SE конструирования

1. Используйте выходные лампы с током в аноде большим, насколько возможно. Мне нравится использовать 300В с анодным током около 100 mA, что придает звучанию большую телесность и богатый бас. Однако, я особенно не усердствую, так как 100 mA являются почти предельным током для трехсотки (при указанных напряжениях на аноде), а мне бы не хотелось сокращать жизнь моих дорогостоящих 300В. Вместо них я использую модуляторный триод 801А с 90mA и Ер = 220 V и межкаскадным трансформатором. Это позволяет мне выжать 7 Вт мощности.

2. Те же самые принципы применимы к лампам входных каскадов. Ничего необычного в том, что мой усилитель может состоять из выходных ламп во всех каскадах, то есть 6BQ5 (ЕL84/6П14П) в триодном включении по входу, 45-й триод в качестве драйвера, на выходе — модуляторный триод 800. Или так: триод WE437A **** по входу, усилителем напряжения, 6L6GC в триодном включении — драйвером, раскачивающим 805-й модуляторный триод. Это оттого, что указанные пампы работают с большими токами. Если вы используете лампы, предназначенные для усиления напряжения, выбирайте те, у которых выше крутизна, больше анодный ток и, как правило, низкое внутреннее сопротивление — рецепт лампы с хорошей звуковой сигнатурой. Лампы, подобные 12АХ7/6Н2П, работающие при токе менее 1 mA и Ri порядка нескольких десятков кОм, в моем выборе стоят последними.

3. Проектируйте свою схему таким образом, чтобы импеданс нагрузки на аноде был раз в 5, предпочтительно в 10 раз, выше внутреннего сопротивления источника.

4. Внимательно отнеситесь к нормированному напряжению электролита, шунтирующего катодный резистор, если вы считаете, что этот конденсатор ухудшает звук. Если конденсатор нормирован на 16 V, то есть в десяток раз больше, чем напряжение смещения, то как раз это может быть причиной ухудшения звука. Конденсатор хорошего качества с напряжением 6,3 V или 4 V может решить вашу проблему.

5. Конденсатор может изменить звук в хорошую или плохую сторону в зависимости от применяемого типа или вашего вкуса, вне зависимости от того, со смещением по постоянному напряжению он включен или без оного. Испытайте и то и другое, выбирайте, что вам больше подходит. Типичный случай — включение RIAA цепочки в корректоре, которую можно включить до и после разделительного конденсатора.

7. Не применяйте маленьких емкостей для шунтирования больших электролитов, не выбрасывайте денег на ветер.

8. Если вас не устраивает мощность усилителя на вашей прямонакальной лампе в SE включении, попытайтесь реализовать SEPP (Single-Ended Push-Pull), используя межкаскадный трансформатор, как фазоинвертор. На Фото 2 показаны мои последние усилия по созданию концепта SEPP на 45-х триодах, с гипертрофированными выходными трансформаторами, так,что их пришлось эвакуировать с основного шасси. Не требуйте от меня копий этой схемы, я пожалуй опубликую ее в будущем, но не сейчас.

Замечания по компенсации и искажениям

Поговорим о тонкостях проекта усилителя R. Welch'a на 417A/NC20/300B (417 — драйвер, NC20 — межкаскадный транс, 300В — выходной триод). При взгляде на линию нагрузки 417А открываются некоторые интересные моменты(заметьте, что на приведенных рисунках точка нулевого потенциала на сетке драйвера обозначена звездочкой).

В обоих случаях линия нагрузки практически горизонтальна, благодаря очень большому импедансу со стороны сетки 300В, пересчитанному в цепь первичной обмотки NC20. Однако, в момент, когда в цепи сетки 300В течет ток, нагрузка в аноде 417А различна для случаев рис.а и рис.b.

Иная ситуация в случае высоких искажений,когда одновременно обе лампы начнут работать с сеточными токами. Картина искажений достаточно сложна, так как от выхода до входа путь для сигнала крайне низкоомный. В таком случае ограничение сигнала абсолютно асимметрично и требование низкого выходного импеданса реализовано только на одной половине сигнала.

Малое смещение на сетке 417А (2 V или около того, по моим расчетам) усугубляет искажения. Действие контактной разности потенциалов начинает проявляться при -0,2-0,5 V для большинства ламп, через сетку начинает течь малопрогнозируемый по величине ток, определяемый в свою очередь загазованностью лампы, вторичной эмиссией и прочими факторами. Это мало касаемо 6SN7 (6Н8С) и мощных ламп со смещением на сетке -9 V и более, но весьма ощутимо для ламп с высоким m и смещением -1 -2 V.

Столь пристальное внимание к фазировке трансформатора впрямую соотносится с положением линии нагрузки драйверной лампы; рабочая точка на ней играет определяющую роль в стабильности и клиппировании всего усилителя.

Для двухтактных усилителей, с их обычной RC связью между каскадами, это условие не работает, так как поворот фазы происходит автоматически от каскада к каскаду, а оба плеча усилителя надежно изолированы друг от друга.

Однако, при трансформаторной связи оба драйвера раскачивают выход одновременно. Поэтому, чтобы избежать наихудшего сценария, описанного выше — все лампы клиппируют одновременно, крайне желательно, чтобы драйвер имел запас по амплитуде раскачки над выходной лампой. То есть, выходная лампа может влететь в ограничение по входу (за счет превышения потенциала сетки выше нуля, или из-за отрицательной полуволны, закрывающей лампу), но драйвер при этом должен иметь неискаженный сигнал на выходе (headroom driver — амплитудный запас драйвера).

Как всегда, единственный путь узнать истину, это построить аппарат, измерить его, а потом слушать.

Lynn T. Olson редактор ж. Positive Feedback

От редакции

В этом же блоке приведено письмо R. Welch's. Оно скорее характера извинительного, нежели полемического. При этом он бросает блестящее замечание:

— . доминирующая 2-я гармоника в однотактных усилителях порождает интермодуляционные искажения f/MDJ. Они могут раз в 5 превосходить уровень обычных гармонических, в зависимости от сложности музыкального сигнала. Когда я не улавливаю искажений второго порядка, я все-таки определенно слышу /MD.

— . индивидуальная восприимчивость к IMD очень различна. В соответствии с Radiotron Designers Handboock (4-е изд.), заметность этих искажений на слух снижается с расширением полосы воспроизведения. На стр. 609 приведены итоги тестов, проведенных Олсоном. Субъективные прослушивания однотактного 3-х ваттника на 2A3 с полосой до Т5 кГц дали следующие результаты: только ограниченное число слушателей указало на заметность 0,75 % обычных гармоник. Большинство тренированных ушей отметило порог в 1,8 %, как терпимый. Заметное проявление искажений было на уровне 2,5 %. Эти открытия очень интересны, особенно в контексте заявлений современных адептов SE (исходящие не от г-на Shishido), что уровень искажений однотактников реального значения не имеет.

* DHT-SE — Directly Heated Triode Single Ended, по-русски будет звучать, как Однотактники с Прямонакальными Выходными Триодами.

*** R. Welch менял фазу сигнала путем простой перемены выводов на вторичной обмотке. При этом, как он отмечал, происходило резкое сужение полосы и уменьшение мощности. Прим. Ред.

**** WE 437A по отзывам специалистов, является едва ли не лучшей лампой, спроектированной на WE для усиления сигналов в трансокеанских линиях связи. Характеристики, подобные 437А имеют WE417А/5842/6С45П. Основное отличие их от оригинала — значительно меньший ресурс и проявление микрофонного эффекта. Качеством, весьма сходным по звучанию, обладают 6СЗП/6С4П. Прим. Ред.

***** Не скрываемая желчь в сторону SS, где бытует мнение, что едва ли можно что-то дельное реализовать при стоимости аппарата менее $ 10000 - Прим. Ред.

Читайте также: