Ламповый Classic

Ламповый Classic

Андрей Мищенко, г. Новая Каховка, Херсонская обл.

Устройство представляет собой классический ламповый усилитель {рис.1).

Конструкция и идейная концепция в большинстве навеяны подходом к построе­нию усилительных устройств 30-60-х годов прошлого века. Я считаю, что почти все в этой области было уже при­думан, испытано, разработано, изго­товлено в этот промежуток времени становления и расцвета ламповых зву­коусилительных устройств. В конструк­цию была заложена идея работы с раз­ными типами ЭВП, все они являются типовыми широкоизвестными лампами для УЗЧ.

Простота схемы и минимум элементов, на мой взгляд, наиболее реально покажут, на что способна лам­повая схемотехника родом из 50-х. Конструктивная возможность быстрой смены относительно большого количе­ства ламп, при сохранении прочих рав­ных условий, делает возможным про­ведение объективного сравнительного прослушивания. Да и в процессе эксп­луатации очень удобно «подобрать лампу» для разных музыкальных жан­ров, или даже под настроение. Причем никаких изменений в схеме произво­дить не нужно: просто переставить лампы буквально на ходу, и переклю­чив с помощью тумблеров отводы анодной обмотки силового трансфор­матора, установить необходимое анод­ное напряжение.

Благодаря схожей цоколевке ламп (рис.2) и вполне оче­видному включению катодных цепей, в выходном каскаде мож­но использовать прямонакальные триоды и лампы косвенного накала подобной цоколевки. Лампы, пригодные к использова­нию в данном УЗЧ: входные 6Н9С, 6Н8С, выходные 6С4С, EL34, 6ПЗС, 6Ф6С, 6П6С и их разновидности. Такой подход, конеч­но же, требует неизбежных компромиссов, это касается и ре­жимов ламп, и несколько неоптимального Ra выходного транс­форматора, но достижение максимальной выходной мощнос­ти не является главным приоритетом данной конструкции.

На общем шасси размещено два канала однотактных уси­лителей мощности (рис.3) и общий ИП. Входной каскад на двойном триоде по схеме «на сопротивлениях», регулятор уров­ня (громкости) — без затей, это БРИГовский «дискретник», вклю­ченный по схеме L-аттенюатора. Включение выходных ламп триодное, смещение автоматическое.

Классическая схемотехника задает в качестве выпрями­тельного элемента кенотрон, хотя его применение продикто­вано не только историческими параллелями. Известно, что трансформаторы хорошо работают с синусоидальной формой тока, а выпрямитель — не самая наилучшая нагрузка, наличие емкостного фильтра приводит к резкому повышению импуль­сов зарядного тока, тем более, что усилитель у нас работает в классе А, постоянно потребляя максимальную мощность. При некоторых неблагоприятных условиях это может привести к излучению помех, вызванных насыщением трансформатора на вершинах синусоид, причем спектр может быть достаточно широк и попасть в виде помехи в полезный сигнал. Полупро­водниковые диоды в момент переключения также являются источниками ВЧ помех. Не следует забывать и то, что в схему заложена возможность работы с прямонакальными триодами 6С4С — это еще один паразитный канал проникания помех (в цепь накала). Кенотрон имеет относительно высокое внутрен­нее сопротивление, которое способствует ограничению им­пульсов зарядного тока и не имеет обратных токов полупро­водниковых диодов, его применение решает большинство упо­мянутых проблем.

Питание усилителя общее для обоих каналов, выпрями­тельный элемент кенотрон 5ЦЗС, допустимо и 5Ц4С (рис.4).

Фильтр — обычный CLC, общий для обоих каналов. Для меня важнее излишне не «раздувать» источник, поэтому решено было применить выпрямитель и фильтр общий, который на минимальном, но вполне достаточном уровне обеспечивает не­обходимое затухание между каналами. Дальнейшее улучше­ние этого параметра достигается изготовлением усилителей в разных корпусах, на мой взгляд это нецелесообразно.

Трансформатор пи­тания установлен в nep-маллоевом экране, его тип ОСД1-0.3, катушка имеет шесть обмоток и два статических экрана из медной фольги. Эк­раны уложены между ~220В сетевой и анодной -первый, между анодной и накальными — второй. Наличие экранов эф­фективно подавляет по­мехи из электросети, что важно также и для питания накалов прямо-накальных ламп. Коли­чество витков анодной обмотки подобрано для EL34 с Еа 400 — 420 В при токе 2 х 70 мА, отвод для работы с 6С4С и клонов 6ПЗС на 360 — 380 В, 300 — 320 В для 6Ф6С, 6П6С. Накальных обмоток четыре: для кенотрона 5 В, две для накала выходных ламп, и отдельная для входной лампы. Точное количество витков ска­зать трудно, трансформатор в процессе макетирования перед полной сборкой был многократно скорректирован, количество витков на вольт примерно 3,7, диаметр провода первичной, обмотки 0,75 мм, анодной 0,35 мм, накалы выходных ламп и кенотрона 1,5 мм, входной 0,75 мм.

Колодка сетевого питания стандартная трехштырьковая, от старой оргтехники, имеет встроенный фильтр — эффектив­ное средство борьбы с помехами из электросети.

Металлическое шасси усилителя и все крупногабаритные элементы, установленные на нем, не имеют соединения с ши­ной GND собственно усилителя, а подключены к среднему вы­воду колодки питания. Вся остальная аппаратура у меня мо­дернизирована подобным образом, что значительно уменьша­ет напряжение помехи на межблочном кабеле и элементах усилителя независимо от того, пришла ли она из электросети, либо наведена мощными внешними электростатическими или магнитными полями.

Выключатель питания — поворотный «галетник» — одновре­менно чисто механически выполняет функцию плавного поэтап­ного запуска усилителя. В первом положении включения се­тевое напряжение на силовик поступает через резистор R20 сопротивлением 91 Ом (15 Вт), это исключает бросок тока че­рез нити накала ламп, плавно нарастающее переменное на­пряжение, выпрямленное кенотроном, заряжает первую ем­кость фильтра С9. Благодаря полученной с помощью R20 за­держки облегчается пусковой ток кенотрона, что немаловаж­но при работе на относительно большую емкость фильтра. Во втором положении переключателя R20 замыкается, получаем номинальные переменные напряжения вторичных обмоток си­лового трансформатора, в третьем (рабочее положение) за­мыкается цепь дросселя L1 и на схему подается номинальное напряжение анодного питания. Для эффективной работы пе­реключать следует с интервалами в несколько минут. Конден­саторы С14, С15 и резистор R16 подавляют индуктивные выб­росы в дросселе и силовом трансформаторе, исключая искре­ние на контактах галетника в моменты переключения. Резис­торы R17, R18 не допускают чрезмерного повышения напря­жения на С9 в процессе процедуры запуска. В остальном схе­ма стандартна и особенностей не имеет.

Для выходных трансформаторов использовано железо и конструктив «силовиков» блоков питания вычислительной тех­ники производства ГДР 1975 г.  Сердечник набран из пластин толщиной 0,35 мм, которые предварительно подре­заны для получения стандартных ШI пластин (изначально они были Фпр).

С помощью специально изготовленных струбцин пласти­ны были собраны в пакеты, выровнены и пришлифованы на наждачном кругу для удаления заусениц после обрезки и иден­тичности размеров. Размеры пластин примененного железа 104×104 мм, пластины мягкие из светлой стали покрыты толь­ко с одной стороны прочным зеленоватым лаком, при сборке сердечника важно положить их лаком в одну сторону. Толщи­нанабора 55 мм, ширина среднего стержня 34 мм, окно 67 мм х 16 мм, каркасы набраны из гетинакса.

В качестве немагнитной прокладки я неожиданно нашел интересный материал — изоляционная прокладка от устарев­ших автомагнитол, она обычно слегка приклеена к нижней крышке корпуса и защищает от замыкания металл и пайки на печатной плате. Материал напоминает гетинакс, толщина его 0,2 мм, не боится температуры и деформаций, одной такой «крышки» в аккурат хватает на пару трансформаторов. Подоб­ной толщины плотный электрокартон или гетинакс сейчас найти довольно трудно.

О намотке выходных трансформаторов несколько под­робнее. Заинтересовавшись ламповой звукоусилительной тех­никой, я сразу понял, что трансформаторы для своих нужд луч­ше изготавливать самостоятельно (опыт в намотке/перемот­ке уже был). С помощью простого самодельного моточного станка было намотано и испытано немало выходных трансфор­маторов РР и SE, силовиков, дросселей. Эксперименты и ис­пытания собственных выходных трансформаторов и промыш­ленных экземпляров привели к несколько необычному «ре­цепту» схемы намотки.

Сложные ТВЗ со специальной схемой намотки необходи­мы для ламповых усилителей повышенной мощности и эконо­мичности, особенно это актуально в энергетически выгодных режимах работы класса «В» двухтактных ламповых УНЧ. Дос­тижение высоких, очень часто только измеряемых, парамет­ров не в последнюю очередь добиваются с помощью общей ООС, глубина которой ограничивается, как известно, каче­ством выходных трансформаторов. Для обеспечения устойчи­вой работы в петле ОООС, требования к таким основным па­раметрам, как фазовые искажения и полоса пропускания ТВЗ значительно превосходят минимально необходимые для звуковоспроизведения, моточные изделие получаются слож­ными и нетехнологичными, что затрудняет их изготовление в любительских условиях.

Однотактные усилители, как правило, не проектируются для больших выходных мощностей, высокая линейность три-одного оконечного каскада, принципиально работающего в классе «А», наличие подмагничивания в сердечнике делает применение общей ООС необязательным и даже вредным. От­носительно небольшую выходную мощность таких УНЧ для до­стижения необходимой громкости компенсируют использова­нием громкоговорителей с высокой отдачей, в специфичес­ком акустическом оформлении. Такие АС в большинстве об­ладают относительно ровным импедансом в НЧ области, что снижает требования по коэффициенту демпфирования — еще один повод «необязательности» ООС. Все сказанное привело меня к мысли упрощения ТВЗ. Отказ от секционирования по­зволил получить еще несколько преимуществ, особенно в ус­ловиях любительского изготовления. Неизбежное ухудшение связи между обмотками ослаблено за счет выбранного сер­дечника — он имеет узкое и длинное окно, отсутствие спаек между выводами секций, особенно толстого провода вторич-ки, повысили общую надежность и исключили возможность ошибок при намотке. Катушка, состоящая из двух цельных кус­ков провода, это тоже большой плюс. Отсутствие дополнитель­ной высоковольтной изоляции между секциями первички и вто-рички дополнительно дает более 15% обьема окна. Теперь выгоднее мотать вторичку первой, при этом длина витка полу­чается минимальной, минимальным получается и активное со­противление; учитывая это, я смело мог несколько уменьшить диаметр провода вторички, роено укладывая его в три слоя, тем самым еще освободив дополнительно место в окне. В срав­нении с классическим методом намотки ТВЗ, удалось намо­тать расчетное количество витков более толстого провода пер­вички. В ТВЗ описываемого усилителя такое же количество витков провода 0,31 мм уложено вместо едва вмещавшегося 0,25 мм при обычной намотке, причем активное сопротивле­ние уменьшилось с почти 400 до 270 Ом.

Итак, вторичка имеет три слоя провода 1 мм по 60 витков в слое. Первичная — двадцать четыре слоя провода 0,31 мм по165 витков в слое, изоляция между слоями — конденсаторная бумага 0,03 мм, между обмотками двойной слой лакоткани оставшейся от размотки этих же трансформаторов.

Расположение выводов обмоток имеет немаловажное зна­чение — начало вторички по ходу намотки это горячий выход, конец вторички подключен к клемме (-) и на GND УМ, вывод начала первичной подключен к Еа, вывод конца обмотки к аноду выходной лампы. Количество слоев изоляционной бумаги не равно в слоях первички, начиная с двух слоев через каждые шесть слоев в изоляцию добавляется еще слой, т.е. количе­ство слоев изоляции, перед последними шестью слоями пер­вички уже составляет 6 слоев конденсаторной бумаги. Такая схема намотки приводит к максимальному подавлению внут­ренних резонансов на ВЧ в ТВЗ и однозначно благотворному влиянию на характер звучания УНЧ в целом. Параметры ТВЗ: индуктивность первички при токе 50 мА 30 Гн; при амплитуде напряжения, соответствующей 10% номинальной мощности (6 Вт для EL34 и 3 Вт для 6ПЗС) на активной нагрузке 8 Ом завал АЧХ на частоте 13 кГц -0,5 дБ, 18 кГц — 3 дБ, 30 кГц -6 дБ.

Конструкция и шасси. Усилитель задумывался как надеж­ное стабильное устройство для продолжительной эксплуата­ции, поэтому изготовлению шасси и расположению элемен­тов уделено особое внимание. Конструкция устройства откры­того типа, с лампами, крупногабаритными элементами, орга­нами управления и коммутации расположенными сверху, это не только дань моде, для примененных типов ламп так обес­печивается наилучшее охлаждение. Основу корпуса являет рамка из дуба высотой 75 мм толщиной 25 мм, внешними раз­мерами 250×480 мм. Внутри по периметру выбрана «четверть», в которую вставлена фальшпанель из 3 мм дюралюминия.

На фальшпанели сверху размещены трансформаторы, выходные/входные клеммы, колодка предохранителя и сете­вого питания, тумблеры переключения анодного напряжения, вырезаны отверстия для ламп, просверлены отверстия для валов выключателя питания и регулятора входного сигнала, шлицов подстроечников в накалах 6С4С.

Силовой трансформатор заключен в экран и крепится к фальшпанели с помощью резиновых втулок — амортизаторов, выходные трансформаторы притянуты через картонные про­кладки винтами М4, причем под винты одеты карболитовые фигурные втулки (применяемые обычно для изоляции флан­цев мощных транзисторов от теплоотвода), что исключает за­мыкание пластин сердечника на винты и шасси. Обе панели перед сборкой загрунтованы и окрашены запекаемой авто­эмалью.

Расположение элементов на шасси (рис.7) имеет большое значение. В расчет принимается и минимальная длина всех проводников, и отсутствие возможных нежелательных взаимо­связей между элементами. Наиболее чувствительная к поме хам, входная часть расположена на противоположной стороне шасси от силового трансформатора и кенотрона — элементов, имеющих максимальные амплитуды переменных магнитных и электрических полей. Входные клеммы расположены непос­редственно у регулятора уровня, а он вблизи входной лампы. Под фальшпанелью, на 6 мм глубже, с помощью втулок и уголь­ников закреплена основная «монтажная» панель, она меньше­го размера, изготовлена также из 3 мм дюралюминия. Для сни­жения наводок все нахальные провода свиты и расположены в полости между панелями. На нижней крышке и 8 углу дере­вянного основания возле входной лампы и регулятора прикле­ена медная фольга, соединенная с GND шасси — это еще один дополнительный экран.

На монтажной панели закреплены практически все мало­габаритные элементы усилителя, ламповые панели, выключа­тель питания, регулятор уровня и входные гнезда.

Данный конструктив имеет и чисто технологический смысл. Известно, что все вокруг ламп прилично нагревается в основ­ном за счет излучения тепла анодами ламп. Фальшпанель в этом случае является еще и тепловым экраном, что значительно снижает температуру монтажной панели со всеми расположен­ными на ней элементами, это увеличивает эксплуатационную надежность устройства и стабильность параметров во време­ни, кроме того, снижается температура ламповых панелей и, главное, контактов — «лир» в них. Этому моменту я бы уделил некоторое внимание, многие конструкторы-любители иногда неоправданно много внимания уделяют подбору проводов, кон­денсаторов, резисторов и т.п., постепенно это обрастает вся­кими несуразицами. Согласен, качество и тип элементов силь­но влияют на звучание усилителя, но есть белые пятна, остав­ленные без внимания. Возьмем, например, цепь от анода лам­пы до точки соединения с анодным резистором: проволочный медный вывод внутри баллона приварен к аноду, далее выхо­дит через стекло и запаивается к торцу никелированной ла­тунной трубочки — ножки, затем механический контакт с посе­ребренной лирой панельки и через пайку к выводу внешнего элемента. В конструкции октальной лампы, увы, изменить ни­чего не удастся, остается уделить внимание внешнему меха­ническому контакту.

Перед монтажом следует разобрать панельки, вынув лиры, (я использовал панели 1968 г. в.), серебрение на лирах давно превратилось в черный окисел. Лиры следует разогнуть и тща­тельно ластиком вычистить до блеска, ни в коем случае не ис­пользовать наждачную бумагу! После этого серебрянооловя-ным припоем и кусковой канифолью следует облудить лиры заново. Необходимо внимательно следить за температурой паяльника, чтобы полуда легла равномерным тонким и одно­родным слоем. Проделав такую процедуру со всеми лирами, необходимо на некоторое время погрузить их в небольшую емкость со спиртом и хорошенько промыть, взбалтывая. Все лиры тщательно вытираются от остатков промывки и устанав­ливаются в панельки. В монтажной панели намеренно профрезерованы отверстия такого диаметра, чтобы керамические панельки с трудом вставлялись в них, края отверстий смазаны теплопроводной пастой КТП-8 для максимально возможного отвода тепла.

У переднего среза монтажной па­нели просверлено десять отверстий диаметром 12 мм, а противоположный срез смазан пастой КТП-8. В самой монтажной панели у переднего края просверлено десять отверстий диа­метром 10 мм, а противоположный открыт совсем, это улучшает циркуля­цию воздуха, протекающего через ди­аметральные отверстия вокруг ламп в фальшпанели,дополнительно способ­ствуя снижению температуры внутри шасси.

Монтаж схемы усилителя навесной с использованием карболитовых сто­ечек-лепестков и контактных планок. • В устройстве почти не используются такие материалы, как пластик или ПВХ-изоляция, эти материалы не следует исполь­зовать в ламповых устройствах: нагреваясь, они газят хлором и прочей «таблицей Менделеева», что приводит к разруше­нию контактных соединений. Для внутренних соединений при­менен многожильный монтажный провод 0,75 мм² во фто­ропластовой изоляции.

Пайка соединений выполнена серебрянооловяным припо­ем, места паек покрыты лаком. После сборки и отладки все проводники увязаны в жгут обычной хлопчатобумажной нит­кой, натертой церезином, как показано на рис.7. Корпус уси­лителя закрыт снизу крышкой из ДВП с перфорированными отверстиями для охлаждения.

Все перечисленные мероприятия привели к однозначному положительному результату, усилитель после сборки и налад­ки эксплуатируется более года, время от времени с интерва­лами в месяц — два проверка режимов по постоянному току не показывает каких-либо значимых отклонений.

Субъективное восприятие музыкальных программ не вы­зывает сомнений в правильности подхода к схемотехнике и конструированию.

Конструктивная невосприимчивость к помехам и наводкам, высокая стабильность параметров, также прямо и косвенно приводят к улучшению звукопередачи.

Усилитель, конечно же, имеет и недостатки, специфичные для подобных устройств: ламповый окрас проявляется более или менее с разными лампами, невысокая выходная мощность и низкий коэффициент демпфирования приводят к необходи­мости применения специфических АС. Но в отличие от своих высококачественных транзисторных собратьев, Classic, не яв­ляясь высокоточным устройством масштабирования входной мощности, превосходит своей «художественностью» и дели­катностью в обращении со звуковым материалом. Замечания по схеме и режимы.

Усилитель предназначен для работы непосредственна, от линейного выхода стационарного CD проигрывателя. Входную лампу лучше устанавливать для EL34 — 6Н8С, для остальных 6Н9С, или комбинировать, как больше понравится. Питание накала триода 6С4С осуществлено переменным током, как и всех остальных ламп, а минимума фона добиваются подстрой­кой резистора R9.

Коротко о примененных компонентах: катодные шунтиру­ющие конденсаторы С1, СЗ, С4 от Philips, разделительные С2 КБГ-М 1956 г.в., блокировочные по питанию входных/выход­ных каскадов С7 пленочные Wima MKT, С6 — КБГ-М. Электро­литы в питании С8, С9 Samsung, С5 Hitachi. Резисторы в об­вязке входной лампы ПТМН 0.5 +-2%, остальные ОМЛТ-1. В катодах выходных ламп керамические на 5 и 10 Вт, a R9 — про­волочные подстроечники ППБ-3. Режимы ламп при коррект­ных напряжениях источника питания устанавливаются автома­тически и соответствуют техническим условиям.

Радиохобби 4/2008