Ламповый УМЗЧ Брукса с автоматическим смещением на 6С4С

Ламповый УМЗЧ Брукса  («Audio Xpress» №5/2011, с. 16-22) , описан­ный Дж. Эдингером, при максимальной выходной мощности 30 Вт обеспечива­ет коэффициент гармоник не более 2,5%, а коэффициент интермодуляцион­ных искажений не более 1,7% при выход­ной мощности 24 Вт и 0,2% при 5 Вт. Не­линейность его АЧХ в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц не превышает 0,2 дБ. Двух­тактный выходной каскад собран на мощ­ных триодах 6B4G  (Отечественный аналог  - 6С4С), которые являются технологической модификацией извес­тной аудиофильской 2АЗ, но с накалом 6,3 В 1 А вместо 2,5 В 2,5 А и октальным 8-штырьковым цоколем. С целью одно­временного обеспечения максимальной линейности для сигналов малого и сред­него уровней, а также достижения мак­симальной выходной мощности, в уси­лителе применено схемное решение, запатентованное Бруксом под назва­нием ABC (Automatic Bias Control) — ав­томатическое управление смещением.

Упрощенная схема ABC показана на рис. 1. Здесь сумма катодных токов ламп выходного каскада, протекая через об­мотку накала FIL, WINDING сетевого трансформатора, попадает на резистор- сенсор тока PILOT RESISTOR R5. Выде­ленное на этом резисторе согласно за­кону Ома напряжение прикладывается к катоду маломощного триода V1, вклю­ченного по схеме с общей сеткой. Уси­ленное и сглаженное конденсатором С27 медленно (по отношению к звуко­вому сигналу) меняющееся напряже­ние на аноде V1, пропорциональное сумме катодных токов выходных ламп, через делитель-сумматор напряжения R28R16R17 поступает на сетку УПТ на триоде V2, включенном по схеме с об­щим катодом. С анода V2 усиленное по­стоянное напряжение через делитель R22R23 и вторичные обмотки раздели­тельного межкаскадного трансформато­ра INPUT TRANSFORMER подается на сетки выходных ламп, выполняя функции управляемого звуковым сигналом «фик­сированного» смещения. Отметим, что «земли» делителей R28R16R17 и R21R22R23 на самом деле подключены к источнику отрицательного напряжения В- и таким образом создают на сетках выходных ламп призапирающее смеще­ние относительно их катодов. Номиналы резисторов делителей выбраны такими, чтобы в паузе звукового сигнала и при выходной мощности до 5 Вт обеспечить работу мощных выходных триодов в ре­жиме класса А, т.е. с минимумом нели­нейных искажений. А вот если уровень фонограммы (по мощности на выходе УМЗЧ) превысит 5 Вт, то в описанной схеме ABC напряжение на катоде и ано­де V1 увеличится, а на аноде V2 пони­зится, обеспечив плавный переход вы­ходного каскада сначала в режим клас­са АВ и затем даже в АВ₂ с сеточными токами, отдающий теоретически макси­мально возможную выходную мощность при приемлемой линейности. При сни­жении мощности ниже 5 Вт смещение автоматически возвратится к первона­чальному, т.е. в режим класса А.

Пояс­няющие осциллограммы для схемы рис. 1 приведены на рис.2.

Здесь верхняя осциллограмма представляет входной сигнал с тремя уровня­ми N0 (нет сиг­нала), SMALL (малый) и LARGE (боль­шой), вторая и третья — токи анода (катода) верхнего и ниж­него триодов выходного кас­када, четвертая — сумма токов анода этих ламп или на­пряжение на резисторе PILOT RESISTOR, са­мая нижняя — напряжение на аноде V2.

Такую схему ­автоматического управления смещением, можно без особых усилий добавить в существующие схемы ламповых усилителей, тем самым повысив надежность, качество звука, срок службы выходных ламп, при этом отпадает необходимость периодически подстраивать ток  выходных ламп.

Пол­ная схема уси­лителя Брукса приведена на рис.3. Здесь выходной кас­кад дополнен двухтактным ка­тодным повто­рителем на три­одах 7А4, кото­рый необходим для обеспече­ния нормальной работы выход­ного каскада в режиме класса АВ₂ с токами уп­равляющих се­ток, а в осталь­ном совпадает со схемой рис.1. Роль PILOT RESISTOR вы­полняет 15-омный резистор между землей и катодом право­го по схеме три­ода 7N7 в левой нижней части схемы. Входной каскад — резистивный усили­тель напряже­ния с входным сопротивлени­ем 470 кОм и фазоинвертор с разделен­ной нагрузкой выполнены на втором двойном триоде 7N7 (Отечественный аналог  - 6Н8С). С выходов фазоинвертора противофазные звуковые сиг­налы через разделительные конденсато­ры 0,1 мкФ подаются на двухтактный трансформаторный усилитель напряже­ния, выполненный на триодах 7A4 (Отечественный аналог  - 6С2С). Ос­тальная часть схемы практически повто­ряет рассмотренный рис. 1 с мелкими дополнениями в виде фильтрующих кон­денсаторов. С вторичной обмотки выход­ного трансформатора через резистивный делитель 1000 Ом / 82 Ома и кон­денсатор 25 мкФ в катод триода вход­ного каскада подается напряжение об­щей ООС глубиной 11 дБ. Питание на­калов всех ламп осуществляется пере­менным напряжением с соответствую­щих вторичных обмоток сетевого транс­форматора, анодное напряжение фор­мирует двухполупериодный выпрями­тель на кенотроне 5Y4G  с многозвенным П-образным CLCLCRC сглаживающим фильтром, а маломощный источник на­пряжения отрицательной полярности для питания цепей смещения и предвыход­ного катодного повторителя образован на кенотроне 5Y3G

Примечание редак­ции «РХ». Отечественные аналоги ламп: 6B4G — 6С4С, 7N7- 6Н8С, 7А4 — 6С2С, 5Y4G — 5ЦЗС, 5Y3G — 4Д17П. В отноше­нии последней лампы 5Y3G — кенотрона с прямым накалом — следует предосте­речь от попыток его замены близким по характеристикам распространенным оте­чественным 5Ц4М, но с косвенным нака­лом. В данном усилителе он применен в отдельном выпрямителе отрицательного смещения и поэтому относительно прямонакальных 5ЦЗС и 6С4С будет прогреваться ОЧЕНЬ ДОЛГО. В ре­зультате во время его прогрева на сетки выходных ламп будет посту­пать положительное напряжение, что быстро выведет их из строя. Если вы не найдете довольно редкий отече­ственный прямонакальный аналог 4Д17П, то используйте вместо него полупроводниковый выпрямитель на рас­пространенных диодах КД226В, имею­щий мгновенное действие, не требующий прогрева и более надёжный в эксплуата­ции. Ток этого выпрямителя очень мал, поэтому в данном случае «кремний» не испортит «вакуум». Трансформаторы при самостоятельном изготовлении рекомен­дуем выполнять так. Межкаскадный: же­лезо ШЛ24х25, 4 обмотки по 2500 вит­ков, провод 0,1-0,11. Выходной: железо ШЛ32х50. Первичная обмотка: провод 0,35 мм по меди, в изоляции 0,4. Слой 167 витков, намотка по слоям 4-ультра-линейный отвод-6-cp.точка-6-ультрали-нейный отвод-4, общее число витков 2×1670 = 3340. Соединение всех секций последовательное. Вторичная обмотка 110 витков для 8 Ом, для нагрузки 4 Ом отвод от 74-го витка. Провод 0,53-0,55 по меди, в изоляции 0,6, 3 секции по 110 витков в один слой мотаются между сек­циями первичной обмотки. Соединение секций параллельное. Прокладки: бума­га-калька 0,05 мм межслойная 1 слой, меж секционная 2-3 слоя. Сетевой транс­форматор: железо ШЗОхбО. Анодная об­мотка 2×330 В, ток 0,2 А, отвод для ке­нотрона 5Y3G — 165В. Отдельные обмот­ки накала усилительных ламп: оконечных — 6,3 В 2,5 А со средней точкой, драй- верных -6,3 В ЗА, анодного кенотрона — 5В4А, кенотрона смешения -4,2В2А.

Дроссели фильтра: первый после кенот­рона — железо БЛ16×32, 1500 витков про­вод 0,3, зазор 0,2 мм, индуктивность 3 Гн. Второй дроссель после кенотрона и дроссель в смещении — Др-5-0,08, желе­зо УШ12x22, 2400 витков, провод 0,14- 0,15, зазор 0,1 мм, индуктивность 5 Гн.

Радиохобби  03-2011.