На сегодняшний день применение современной элементной базы позволяет малым количеством недорогих элементов весьма качественно задавать режимы работы электронных ламп. Данная статья описывает процесс и результаты создания гибридных (транзисторно-ламповых) УМЗЧ, сохраняющих в полном объеме «ламповость» усилительных каскадов и использующих кремневые элементы для ввода электровакуумных приборов в оптимальные режимы работы.
Перед разбором принципа работы прошу обратить внимание на то, что участки схемы находятся под напряжением опасным для жизни. При конструировании устройств с электровакуумными приборами, а также других с питанием от сети 220В обязательно знать и соблюдать правила электробезопасности.
Особенностью схемы является работа в двухтактном (push-pull) режиме как предусилителя, так и выходного каскада, что положительно сказывается на коэффициенте нелинейных искажений и выходной мощности (10 Вт).
Предварительный каскад усиления и фазоинвертор выполнен по схеме дифференциального усилителя на двойном триоде ECC802S (VL1.1, 1.2), данная лампа может быть заменена на 12AU7, ECC82, 6Н5П или 6Н1П, но мной проводились эксперименты именно с ECC802S производства JJ Electronic. Рабочая точка каскада обеспечивается источником постоянного тока (constant current source) на микросхеме LM317 (DA1) и резисторе R12. Разделительные конденсаторы С1, С2 обеспечивают отсечку постоянной составляющей сигнала для работы оконечного каскада. К ним предъявляются высокие требования, использование Cross-cap хорошее решение, но принимая во внимание высокую цену на продукцию Jantzen Audio, возможно применение серии ECWFD фирмы Panasonic, которая вполне справляется с поставленной задачей.
Выходной каскад построен по классической двухтактной схеме с обратной связью от ультралинейных отводов выходного трансформатора на пентодах EL84, аналогом которых являются лампы 6BQ5 и отечественная 6П14П. Рабочая точка на ВАХ обеспечивается источником тока на DA2 и R13. При наладке схемы необходимо добиться одинакового катодного тока ламп VL2 и VL3 регулировкой подстроечного резистора R9.
Сеточные резисторы (grid-stopper resistors) R7, R8, R10, R11 выполняют роль защиты от превышения сеточного тока, а также (R10, R11) уменьшают высокочастотную генерацию от резонанса индуктивности рассеяния и межобмоточной емкости выходного трансформатора. Частота этого колебательного контура, обычно, расположена выше звукового диапазона и не воспринимается на слух, но усиление сигнала на этих частотах прогревает лампы и в целом негативно отражается на характеристиках усилителя.
Цепь накала электровакуумных приборов данной схемы может быть запитана как от 6,3 В так и от 12,6 В в зависимости от соединения спиралей. Я использую постоянное стабилизированное напряжение накала 12,6 В, с применением все той же LM317, хотя крайней необходимости в использовании линейного регулятора в цепи накала нет.
Что касается анодного напряжения ламп тут дела обстоят иначе. Схема весьма чувствительна к нестабильности и шумам в цепи высокого напряжения. Кардинальным решением в борьбе с этим явлением будет применение высоковольтного стабилизатора, например, по схеме, представленной ниже. Более простым решением может быть использование только П-фильтра на L1, С8 и С9. Стабилизатор DA3 и mosfet-транзистор IRF820 необходимо располагать на радиаторах общей площадью теплоотвода не менее 20 см2.
Выходной трансформатор с броневым магнитопроводом изготовлен из железа М4 Cut-core без немагнитного зазора с габаритными размерами, представленными на рисунке.
Обмотка каждой половины выполнена по схеме 2p-2S-5p-2S-6p-2S-5p-2S-2p, где p = 85 витков провода ПЭТВ-2 0,2 мм, 2S = 75 витков (38+37) провода ПЭТВ-2 0,45 мм. Изоляция – электрокартон 0,1 мм между каждым слоем. Общее число витков вторичной обмотки 1700×2 последовательно, вторичной параллельно 75×8 для нагрузки 4 Ом и 100×6 (75+25)x6 для 8 Ом. Для возможности подключения 8 Ом нагрузки необходимо разделить одну из секций вторичной обмотки каждой половины на 3 части, т.е. 25+25+25 = 75 и добавить по 25 витков к основным секциям. Ультралинейные отводы 43% от 1700, т.е. на 731-ом витке в каждой половине. Направление намотки обоих половин должно быть симметрично относительно центральной перегородки. При использовании магнитопровода с указанными габаритами необходимо весьма жестко соблюдать укладку виток к витку слоев, плотность обжатия изоляции и выполнять отводы снаружи магнитопровода, иначе может не влезть. Результатом будет высокая степень заполнения окна медью и примерно равное суммарное сечение меди первичной и вторичной обмоток. Вертикальное секционирование даст одинаковые активные сопротивления полуобмоток в пределах 155-165 Ом, а горизонтальное позволит добиться индуктивности рассеяния в пределах 5-7мГн, что весьма полезно при изготовление качественных выходных трансформаторов.
АЧХ и ФЧХ усилителя показывают высокую степень линейности в звуковом диапазоне. Измерения сигнала производились при 4 Вт выходной мощности на резистивную нагрузку 8 Ом.
Корпус устройства на данный момент находится в разработке, а так выглядит макет одного канала усилителя:
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | |
|---|---|---|---|---|---|
| VL1 | Радиолампа | ECC802S | 1 | JJ Electronic | |
| VL2, VL3 | Радиолампа | EL84 | 2 | 6П14П | |
| DA1-DA3 | Линейный регулятор |
LM317
|
3 | ||
| DA4 | Линейный регулятор | LR8K4 | 1 | Microchip | |
| T1 | MOSFET-транзистор |
IRF820
|
1 | ||
| D1-D4 | Выпрямительный диод |
UF3002
|
4 | ||
| D5-D8 | Выпрямительный диод |
UF4004
|
4 | ||
| ZD1 | Стабилитрон |
1N4746A
|
1 | ||
| R1 | Переменный резистор | 50 кОм | 1 | ||
| R2 | Резистор |
1 кОм
|
1 | ||
| R3, R4 | Резистор |
30 кОм
|
2 | 1 Вт | |
| R5, R6 | Резистор |
220 кОм
|
2 | ||
| R7, R8 | Резистор |
1 кОм
|
2 | ||
| R9 | Подстроечный резистор | 25 Ом | 1 | ||
| R10, R11 | Резистор |
1 кОм
|
2 | ||
| R12 | Резистор |
180 Ом
|
1 | ||
| R13 | Резистор |
15 Ом
|
1 | 1 Вт | |
| R14 | Резистор |
2.2 кОм
|
1 | ||
| R15 | Резистор |
240 Ом
|
1 | ||
| R16, R18 | Резистор |
100 кОм
|
2 | ||
| R17 | Резистор |
470 Ом
|
1 | ||
| R19 | Резистор |
100 Ом
|
1 | ||
| C1, C2 | Конденсатор | 0.47 мкФ | 2 | 400 В | |
| C3 | Конденсатор | 4700 мкФ | 1 | 25 В | |
| C4 | Конденсатор | 1000 мкФ | 1 | 25 В | |
| C5, C8, C9 | Конденсатор | 100 мкФ | 3 | 400 В | |
| C6 | Конденсатор | 100 нФ | 1 | 400 В | |
| C7 | Конденсатор | 22 мкФ | 1 | 400 В | |
| L1 | Дроссель | 4 Гн | 1 | 120 мА |
Скачать список элементов (PDF)
http://cxem.net/sound/amps/amp230.php