Речь идёт об оснащении звуковоспроизводящей аппаратурой, по возможности «высокой верности», небольшой городской квартиры. Своими руками и невеликими средствами. Причём во главу угла решено поставить «звук», манкируя некоторыми эксплуатационными качествами. Здесь: постройка усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ) в комплект к чувствительным акустическим системам (АС) из гипсокартона [1]. Усилитель выполнен на радиолампах пальчиковой серии и примечателен рядом необычностей.
▍ Общая концепция
Первым делом — хотелось опробовать короткий «тракт» — минимальное количество усилительных каскадов от источника сигнала до АС. Для усилителей на радиолампах и образцового источника — магнитного звукоснимателя грамзаписи, задача невеликая, но пришлось ограничиться выходной мощностью УМЗЧ чуть больше 2 Вт на канал, что потребовало чувствительности АС выше обычного [1].
Отсутствие намеренных обратных связей (ОС). Замечено, что таковые, а особенно обратная связь общая в усилителе с выходным трансформатором, заметно ухудшают субъективную естественность воспроизведения звуковой программы. И хотя отсутствие ОС портит показатели приборные, слушать музыку становится приятнее.
▍ Схема УМЗЧ
Усилитель мощности имеет единственный каскад усиления на импровизированном триоде (тетрод, включённый триодом) с высоким усилением. Сложный двухэтажный SRPP-каскад имеет две лампы и повышенное анодное напряжение, но даёт ряд важных преимуществ, главное из которых — это требования к выходному трансформатору, могущему здесь быть меньше классического для однотактной схемы. И не иметь немагнитного зазора, роняющего индуктивность и воспроизведение НЧ. Собственно говоря, трансформатор может быть автотрансформатором, что ещё больше улучшает его работу и упрощает требования к конструкции.
Сигнал замыкается через С2, С3, которые должны быть надлежащего качества, требование же к остальным элементам БП снижены, что также выгодно отличает SRPP выходной каскад от обычного однотактного, где анодный выпрямитель является частью сигнальной цепи.
▍ Изменения исходной схемы
Коснулись мелочей и деталей их исполнения: выходные трансформаторы (автотрансформаторы) — домотанные тороидальные сетевые с габаритной мощностью 400 Вт; С2, С3 — с бумажным диэлектриком. От регулятора громкости было решено отказаться, автоматическое же смещение VL3 заменено на фиксированное от гальванического элемента.
▍ Выходные трансформаторы
▍ Конденсаторы С2, С3
Пропускают через себя сигнальный ток и должны быть «звукового качества». Компактно, просто и недорого — более или менее приличные электролитические, которые хорошо бы шунтировать небольшими плёночными. Вариант покрупнее и получше — полностью плёночные, где перспективными выглядят пусковые моторные. Здесь же, гулять так гулять, применён вариант радикальный — батарея, составленная из старорежимных ёмкостей с бумажным и бумажно-масляным диэлектриком. Их источник — блошиный рынок. Получилось недорого, но очень тяжело и громоздко.
▍ Сборка, монтаж
Вся работа выполнялась в квартирно-балконных условиях, ручным инструментом, да и исходный посыл «к чёрту цирлихи-манирлихи, даёшь звук!» наложил отпечаток. Компоновка усилителя преследовала цель максимально отдалить входные цепи от выходных, по возможности разнести элементы каналов и более или менее культурно подвести питание.
▍ БП
Ограничение сигнального тока в пределах усилителя дало возможность вынести блок питания в отдельный корпус, что позволило уменьшить габариты каждого прибора, их и без того немалый вес, и снизить наводки на входные сигнальные цепи.
БП решено выполнить объединённым с таковым для лампового усилителя-корректора грамзаписи (здесь не описан). Для усилительных каскадов на вакуумных триодах нужно три напряжения. Одно из них для фиксированного смещения берётся от гальванических элементов по месту, напряжение накала и анодное — в БП. Оба они стабилизированы.
▍ Практика показала
Дифирамбы. Усилитель после приработки великолепно звучал, с учётом, пусть и доработанных, сетевых трансформаторов в качестве выходных, и широкополосных динамиков в АС с их несколько зауженным диапазоном воспроизводимых частот. К превеликому удивлению, мощности в 2 Вт на канал хватало с избытком, при условии достаточно большого уровня сигнала на входе, например, от проигрывателя CD. Звук на хороших записях «живой» музыки весьма естественен и натурален, басы великолепны, что отмечали и профессиональные музыканты, приглашаемые на прослушивания — спасибо крупным выходным трансформаторам. Ни намёка на фон, несмотря на деревянные коробки. Технически усилитель получился очень недорогим и не хлопотным: намоточные работы минимальные, элементы распространённые, неспециальные, лампы недорогие и работают годами.
К недостаткам. Усилитель и его БП собраны в корпусах разного размера. Исходно они размещались на разных полках большого стеллажа, что удобно, однако для универсальности лучше бы делать ящики комплекта способными аккуратно вставать друг на друга; более или менее стандартного размера и пропорций, близких к золотому сечению. Регулятор громкости на входе УМЗЧ таки нужен! Даже у столь маломощного усилителя — не всегда источник сигнала имеет свою регулировку уровня, а «ламповые ватты» субъективно звучат раза в четыре громче транзисторных — факт общепризнанный.
К недостаткам же следует отнести и некоторую чрезмерность в ряде решений, что отчасти можно оправдать юношеским максимализмом конструктора: организационно, комплект собран около 20 лет назад.
▍ Работа над ошибками
Мысленно представим себе изготовление заново и попробуем скорректировать конструкцию: к чёрту «сверхкороткий тракт» — добавим каскад небольшого предварительного усиления, скажем, на 6Н1П, что придаст универсальности при работе с любыми источниками. Регулятор громкости на входе — практика показала, что обычный недорогой сдвоенный переменник вполне хорош. Долой стабилизаторы в питании — если квартирная или домовая осветительная сеть не склонна к большим частым и регулярным отклонениям, стабилизаторы в любом виде можно опустить. Изменение звучания усилителя при этом, может быть даже к лучшему, а скорее едва различимым. Гула и рокота легко избегнуть рациональной компоновкой, искусственной средней точкой между выводами накала или некоторыми другими известными мерами. При этом потребуется дроссель в фильтр питания и аннулирование батарейного смещения — какое-то одно из напряжений лампы стабилизировать нельзя. Или все, или никакие.
О корпусах уже сказано, включение усилителя подобно запуску вертолёта тоже ни к чему — либо простейший таймер (ну хорошо — два таймера) на транзисторе и реле, либо вовсе включать всё сразу, позаботившись о нескольких запасных комплектах ламп.
▍ Литература
- Акустические системы на 100ГДШ33-16 своими руками. Авторский конспект.
- Бокарев А. Усилитель доброго звука + конспект похожих схем.
На благо всех разумных существ, Babay Mazay, июль 2024 г.
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?
Комментарии (29)
JDBiber
02.08.2024 09:14А что значит "Все резисторы на 0,5 Вт и выше"?
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14+4То есть -- 1/2 Вт или больше. Принято думать, что у сопротивлений с большей мощностью, меньше шумов. Насколько это можно услышать, я не знаю, но в любом случаю применяю резисторы хотя бы 1 Вт -- они прочнее механически, в грубых схемах с объемным монтажом с ними удобнее работать.
JDBiber
02.08.2024 09:14Я даже не подозревал что у резисторов еще и мощность есть. Думал только по омам различаются.
YMA
02.08.2024 09:14В современной электронике практически не осталось мест, где нужны сопротивления с большой рассеиваемой мощностью, схемотехника такая. Поэтому и достаточно малюсеньких SMD.
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14+4Еще как остались, просто Вы обретаетесь в другой области. SMD резисторы тоже имеют свою максимальную рассеиваемую мощность, и есть более крупные корпуса, большей мощностью.
akhkmed
02.08.2024 09:14+1Интересная конструкция, необычная.
Несколько неожиданно видеть, как лампы работают в предельном режиме сразу по двум параметрам (Pa,Ua), такое обычно запрещено производителем, допустим только один предельный параметр.По выходному трансформатору расскажете подробнее, какие у него получились переметры?
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14Ua разве не делится здесь у ламп-этажей напополам? А максимально допустимое напряжение на аноде 250 В. Укладываемся и даже с небольшим запасом. Ра вероятно великовата, но анод не калится, никаких аварийных признаков не наблюдалось, комплект ламп отработал, как минимум, 3...4 года ежедневной интенсивной эксплуатации.
Что касается трансформатора, тогда измерения не проводил, сейчас этого усилителя уже нет. Сетевой тороидный с подходящим коэффициентом трансформации [2]. Простейшее секционирование, вторичка-первичка-вторичка. Секции вторичной соединены параллельно, включение автотрансформаторное.
akhkmed
02.08.2024 09:14+2Конечно делится, хотя не всегда напополам. Если оставить фикс-смещение нижней лампы и автосмещение верхней, то со временем рабочая точка будет уезжать.
Расскажите, как вы подбирали лампы в пары, по половине питающего напряжения?
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14Собрал простой стенд и имея стабилизированный источник питания с возможностью переключения выходного напряжения, лампы в нем "жестчил" и отобрал по трем (?) точкам.
dlinyj
02.08.2024 09:14+3Снимаю шляпу. Мне не хватило пороху сделать усилитель полностью с нуля 20 лет назад, поэтому я нашёл радиолу Урал-112 и собрал для неё второй канал. А от аудиотракта просто избавился. Самое сложное было найти выходной трансформатор, и мне посчастливилось найти и трансформатор и особый резистор громкости с отводами.
Плату изготавливал просто: отсканировал оригинал, затем немного фотошопа и подгонка размера в ворде. Вышло так, что не отличить от оригинала.
Разве что оригинал был на гетинаксе, а у меня текстолит.
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14+1Спасибо! У радиол действительно случались унифицированные схемы и элементы, я такие тоже держал в руках, и тоже с этой-же целью. Это другая история, закончившаяся изготовлением другого усилителя, мутировавшего от радиольного 6Н2П-6П14 до однотактного на 6Н3П -- Г807 с фиксированным смещением и стабилизаторами в питании. Попозже расскажу!
everis
02.08.2024 09:14+4а) "Ламповые" ватты - точно такие же как и транзисторные. На "громкость" в первую очередь влияет чувствительно АС/динамика. Ну и степень упоротости гитаристов - это у них обычно "лампа" пипец какая громкая :))
б) Когда во главу угла ставим Звук - то такие "ТВЗ" сдаются в чермет, первым делом.
в) Про высокую верность совсем смешно конечно в контексте данной конструкции. Радиокружок для школьников - отлично, но только не Звук высокой верности.
A_Green
02.08.2024 09:14Увидев прелестные фанерные конденсаторы, почему-то ожидал монтаж под панелью увидеть на фарфоровых изоляторах и голой медью...
Серьёзно получилось. Удивлён что такие трансформаторы и такая намотка не повлияли на звук.
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14Это видимо сработала ассоциация со старинными электроприборами, вроде "аппарата Морзе" или первых радиоприемников -- лампы снаружи, дерево, а ум достроил остальное.
Упрощенное изготовление упрощенных трансформаторов конечно повлияло на звук, только этого не было слышно из-за урезанного диапазона воспроизводимых частот широкополосниками АС. По хорошему, нужны трансформаторы чуть лучше секционированные, скажем, вторичка-половина первички-вторичка-половина первички-вторичка, где секции первички соединены последовательно, а вторички параллельно, но перематывать из-за этого хорошую заводскую намотку было чревато. Железо там неплохое и тонкое. Тороиды редко увидишь в выходных трансформаторах: в однотактных в нем не сделать немагнитный зазор, в двухтактных непросто намотать одинаковые части первички для плеч. Здесь же трансформатор имеет одну первичную обмотку, меньше витков из-за низкого сопротивления каскада и ему не нужен немагнитный зазор потому что через первичку не течет постоянный ток. При этом легко достичь большой индуктивности, а это воспроизведение басов, при низком сопротивлении первички, что тоже привносит много полезного. И все это в однотактном каскаде, где не нужно строгое симметрирование плеч и нет специфических искажений из-за их неидеальности.
alcotel
02.08.2024 09:14Мне вообще интересно, как на тех же трансформаторных пластинах Ш (или E) для 50 Гц делаю согласующие трансформаторы для всего звукового диапазона. Даже силовые трансы для бортовых сетей на 400 Гц, и те уже делают на пластинах в 3 раза тоньше.
Вот тут, например, очень известный товарищ вообще не стесняясь продавал трансформатор питания (судя по маркировке 50 Гц 220 В) в качестве согласующего. В 10 раз дороже. Ай молодэц.
И, кстати, именно в автотрансформаторе смысла особого нет. Коэффициент трансформации значительный. А вот вред - есть. Вы на контактах динамика получаете +230 В относительно земли. Руками хвататься уже не очень
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14Да, если пластины магнитопровода заметно толще ~0,3 мм, может быть изрядный завал на ВЧ из-за потерь на вихревые "токи Фуко". Классический выходной трансформатор хорошего качества, даже для однотактного каскада -- элемент сложный, с массой тонкостей, и марка стали с толщиной пластин, лишь малая их часть.
Насчет потенциала на АС в случае автотрансформаторного включения -- совсем вылетело из головы, спасибо! Да, такой момент есть, насколько он опасен, сказать не могу -- как-то меня током там не разу не шарахало, но таки да, такие приборы следует конструировать только для себя и с изолированными клеммами. И это вовсе не вред, но лишь небольшое и редкое неудобство. Польза автотрансформатора может быть в лучшей передаче ВЧ при гальванической связи цепей.
jar_ohty
02.08.2024 09:14Если трансформатор работает с обоих сторон на согласованную нагрузку, а потокосцепление более-менее хорошее, то на ВЧ вообще пофиг, что там в "железе", оно там не работает, а только поглощает/замыкает поле рассеяния, так как поля первичной и вторичной обмоток равны и противоположны по величине (за вычетом поля рассеяния). Так что на ВЧ играет роль больше паразитная межвитковая емкость и прочие паразитные параметры, чем толщина железа.
vt16
02.08.2024 09:14Хорошие трансы были от аппаратуры уплотнения аппаратуры сельской / междугородней связи. У них несущие частоты были до 120 КГц, пластины очень тонкие. Навскидку - по сельской - В-3-3, чешские KNK-6. По междугородке ламповой уже и не впомню. До сегодняшних дней у меня дожила всего пара штук таких трансформаторов. А так, поискать, чем черт не шутит?
Daddy_Cool
02.08.2024 09:14Прекрасно! Когда-нибудь я соберу себе ламповый усилок, я не отношу себя к аудиофилам, но у лампового звука легкая магия определенно присутствует, особенно это проявляется в гитарных комбиках. Я всё думал - почему мне часто не нравятся гитарные перегрузы - всё какая-то хрень, как из под одеяла из другой комнаты, потом послушал ламповый - и вот оно в чем дело оказывается... Ну я так понимаю, среди дешевых транзисторных комбиков много просто плохих, а ламповых дешевых нынче не бывает, значит остались только хорошие.
Кстати - почему лампы не закрыть сеткой? А то кошки, падающие книжки, и т.п...
BabayMazay Автор
02.08.2024 09:14С усилителями гитарными сильно не сталкивался. Лампы иногда закрывают сеткой или вовсе прячут в корпус и в домашних усилителях, но снаружи красивее, проще, удобнее и оперативнее обнаруживаются некоторые аномалии в работе. Опять же, тепловой режим наилучший. Обычно, в квартире ничего с лампами не случается.
iroc
02.08.2024 09:14Надо просто купить Sansui AU-111 и наслаждаться, там один недостаток, не видно лампы.
http://www.sansui.us/AU-111.htm
Не обращайте внимане на упомянутые тразисторы, они в корректоре для винила, но есть место для трансформаторов MC головок.
mano2020
02.08.2024 09:14Собирал по такой схеме усилитель, очень простой в сборке. Буквально за вечер можно собрать, дольше возился с корпусом и слесаркой. Корпус от серверного 12 вольт блока питания отлично подошел ;).
Накал я делил не по каналам, а по нижним и верхним лампам, потому что на катодах верхних половина напряжения питания, экспериментировать не стал. Хоть катод от нити накала изолирован, но мало ли. Выходные трансформаторы перемотаны на основе вынутых из неисправных ИБП силовых и с немагнитными зазорами, в питании стоят отдельно ТАН55 накал и ТА125 анодное. Анодное нестабилизированное, накальное тоже нестабилизированное.
Анодное делал через удвоитель напряжения (и там обязательно нужны резисторы для разрядки фильтрующих конденсаторов) потому что полкиловольта питания - не шутки.
Играет он действительно громко, несмотря на вроде бы лампы низкой мощности, громче чем на 10 часов регулятор громкости не ставлю.
Элементная база использована современная, ставить батарею бумажных не стал.
К лампам нетребователен, у меня стояли и 6Э5П и 6Э5П-И - разница есть, но совсем небольшая. Проблема небольшого фона 50гц в колонках (если она возникает) решается путем перебора ламп, при цене, если не изменяет память, 30 рублей за лампу - я их купил сразу два десятка и перебор проблем не составил. Я фон обнаружил, когда случайно поменял лампы местами, но они были помечены перед заменой, проблема решилась быстро. Сейчас фон слышен только если ухо засунуть практически в динамик.
Играет он реально по-другому, чем имеющийся усилитель класса D Скансоник.
При этом колонки можно использовать любые - на удивление, все играют хорошо.
Из неизмеримых параметров - отлично выраженный стереоэффект и то, что музыку можно слушать часами без усталости, офигенный в выдаче женский вокал. Под музыку с большим количеством басов такой усилитель не сильно подходит, басы в нём, естественно, есть - но на следующем ламповом однотакте (на 6П3С и 6С2С) басов было побольше (но там и проходные конденсаторы были фторопластовые и катодные бумажные).
Ещё один неизмеримый параметр - как светятся лампы.И да, было удивительно, что он не захлебывается там, где привычно захлебываются транзисторные усилители. Но для джаза играет - очень и очень.
vt16
02.08.2024 09:146Э5П, 3V6 батарейкой и 100uF 400V бумагой это боль, конечно. Хотя, достойно, снимаю шляпу!
ThingCrimson
Как там в песне было, «… соседи, веш[неразборчиво]сь, подонки!»
Подтверждаю из своего опыта пассивного гитаризма — даже Fender Champion 600 (5 Вт, 1х6" динамик) на отметке 6 (из 12) для квартиры уже перебор; а старших братьев на 15 и 30 Вт пришлось в загородний дом сослать, во избежание.
Prokop1977
Да, тут все дело в выходном сопротивлении усилителя
nafikovr
ламповые ватты не громче, просто ламповые усилители имеют соотношение средней мощности к пиковой ~1:1 без слышимой потери качества за счет более мягкого клиппинга в то время как полупроводниковые должны иметь значительный запас мощности, так как любой клиппинг будет неприятен уху, а в теории может и вывести устройство из строя
ThingCrimson
Всё так, Ватты они Ватты и есть (даже так называемые «китайские Ватты» PMPO). И корректней было бы написать: «для двух музыкальных усилителей одинаковой номинальной мощностью в X Ватт, звучащих на максимальной громкости (но ещё музыкально), ламповый усилитель будет существенно громче, чем твёрдотельный».
Но чаще говорят: «ламповые X Ватт громче чем транзисторные X Ватт», для кратости.