Ламповый усилитель без выходного трансформатора – Гибридные усилители, или ламповые усилители без выходного трансформатора. Ламповый звук hi end и ретро электроника

Простой ламповый усилитель без выходного трансформатора

Рубрики: Ламповые Усилители

Выходная мощность усилителя 2 вт при коэффициенте нелинейных искажений около 1,5%. Чувствительность усилителя 230 мВ, полоса пропускания усилителя от 8—19 гц до 100 кгц. С помощью раздельных плавных регуляторов тембра частотная характеристика усилителя может регулироваться в пределу ±15 дб как на низких, так и на высших частотах. Усилитель выполнен на трех радиолампах 6Н2П и 6П18П (2 шт.).

Схема усилителя. Усилитель имеет два каскада предварительного усиления на лампе 6Н2П и выходной двухтактный каскад на лампах 6П18П. Между первым и вторым каскадами усилителя включены регуляторы тембра. Регулировка тембра в области низших частот производится потенциометром R8, а в области высших частот — потенциометром R12.

^Нажмите для увеличения^

 

Рис.1. Принципиальная схема простого лампового усилителя без выходного трансформатора

Усилитель охвачен отрицательной обратной связью глубиной 19 дб. Напряжение обратной связи подается с выхода усилителя в цепь катода лампы Л1б через сопротивление R18. Выходное сопротивление усилителя равно 90 ом, что обеспечивает хорошее демпфирование акустической системы, на которую работает усилитель, так как сопротивление нагрузки на частоте 1000 гц должно быть равно 960 ом.

Усилитель рассчитан на работу с двумя низкочастотными громкоговорителями типа 2ГД-6 (Гр1 и Гр2) и двумя высокочастотными типа 1ГД-17 (Гр3 и Гр4). Питание анодных цепей усилителя можно производись от любого выпрямителя, обеспечивающего выпрямленное напряжение 280—300 в при токе до 60 ма.

В.М. Большов

(701, 1)

Метки:без, выходного, ламповый, Простой, трансформатора, усилитель 
Рубрики: Ламповые Усилители

audioportal.su

Бестрансформаторный ламповый усилитель на 6с19п

 

Бестрансформаторный ламповый усилитель

 

Давно мечтал послушать, как звучит бес трансформаторный ламповый усилитель, включенный напрямую в высокоомный динамик, исключив незыблемые для ламповой техники выходные трансформаторы или дорогие электролитические конденсаторы. Выходные трансформаторы обычно являются «камнем преткновения» и на их изготовление у радиолюбителя, решившегося построить ламповый усилитель уходит уйма времени. Фирменные выходные трансформаторы для лампового усилителя стоят дорого, особенно если они от какого-нибудь трансформаторного «Гранда» типа «Tango», «Tamwra» и т.д. не каждый может себе их позволить. А правильно намотать выходной трансформатор с секционированием или галетным способом очень трудоемко и зачатую непонятно, как это сделать. Руководства по намотке выходных трансформаторов обычно привязаны к определенной схеме и выходной лампе и даются авторами в довольно произвольной трактовке. В итоге, намотка выходного трансформатора – это наиболее муторная и затратная по времени и деньгам эпопея в создании качественного лампового усилителя. По этой причине радиолюбители на выходные трансформаторы поголовно ругаются и очень не любят их делать.

Работа началась «с конца» с разработки и воплощения в железе полноценного высокоомного широкополосного динамика. Нижеследующий материал – дополнение «усилительной частью» высокоомных динамических головок, которые я делаю мелкими сериями уже больше двух лет. Предлагаю Вам не очень развернутый, но полезный материал про мои без трансформаторные усилители к циклу статей по разработке и испытаниям высокоомных динамиков. Ссылки по теме найдете в конце статьи.

 

Разновидности без трансформаторных схем

 

В интернете есть большое количество схем бестрансформаторных ламповых усилителей. Две их основные разновидности: 1. Включение нескольких ламп с низким внутренним сопротивлением параллельно и работа на обычные низкоомные динамики. 2 Применение широко распространенных ламп и работа их на специальные высокоомные динамически громкоговорители.

Оба варианта без трансформаторных усилителей применяются достаточно редко т.к. номенклатура ламп с низким внутренним сопротивлением очень узкая, из советских их всего три: 6с-33с, 6с-18с и 6с19п (они разработаны для стабилизаторов напряжения). Как вариант – можно применить мощную лампу строчной развертки телевизоров 6п-45с, которая имеет тоже относительно низкое внутреннее сопротивление. Если применять лампы с низким внутренним сопротивлением, то их нужно соединять по несколько штук в параллель. Плюс обязательна схема усилителя – «циклотрон», как имеющая минимальное выходное сопротивление.

Основные лампы для безтрансформаторных усилителей это 6с33с и 6с18с. Внутри баллона каждой из них находится по два мощных триода с плоскими, хорошо развитыми анодами. За счет близкого расположения катода, сетки и анода, которые имеют большую площадь поверхности, внутреннее сопротивление лам беспрецедентно низкое. К сожалению низкое внутреннее сопротивление ламп 6с33с и 6с18с это почти единственное их преимущество. Спец лампы, предназначенные для стабилизаторов напряжения имеют малую крутизну и невысокий коэффициент усиления. ити подогревателей этих ламп рассеивают большую мощность, за счет чего КПД усилителя на 6с33с и 6с18с получается заметно ниже, чем у усилителей на обычных высоковольтных лампах.

 

Схема

 

Основа схемотехники без трансформаторного лампового усилителя почти стандартна. Входной каскад собран на распространенном «звуковом» двойном триоде с высоким усилением 6н-2п. Чтобы поднять усиление первого каскада, пришлось повысить его анодное напряжение почти до максимума (по даташиту) лампы 6н2п. По этой же причине пришлось увеличить номинал резисторов утечки выходного двухтактного каскада. В таком режиме внутреннее сопротивление Ri каждого триода лампы 6н2п примерно в три раза меньше сопротивления анодных резисторов, что делает дифкаскад максимально линейным. Катоды дифкаскада «подперты» генератором тока на «звуковом» германиевом транзисторе МП38А. Генератор стабильного тока на МП38А имеет выходное сопротивление больше 1 Мом, что без дополнительных мер позволяет получить максимально равные напряжения на выходе плеч дифференциального каскада. Германиевый источник тока повышает линейность дифкаскада и снижает его чувствительность к пульсациям питающего напряжения.

Двухтактный выходной каскад собран на высоколинейных пальчиковых триодах 6с19п, применяемых обычно в стабилизаторах напряжения. Каждое плечо выходного каскада имеет отдельный изолированный источник питания с низким внутренним сопротивлением. Для питания первого каскада применены два независимых выпрямителя с выходными напряжениями + 420 и -145 Вольт. Итого – бестрансформаторный ламповый усилитель содержит 6 независимых источников питания для стерео-варианта. В цепях серок триодов 6с19п установлены два делителя, служащих для балансировки выходного каскада. Одним резистором на выходе подстраивается «нуль», вторым устанавливается ток покоя выходного каскада. Нуль на выходе и ток покоя схема держит «железно».

При входном напряжении 2,3 В выходная мощность (с двумя лампами 6с19п) составляет 5,5 Вт на нагрузке 510 Ом. Чувствительность несколько ниже, чем принято и это можно считать небольшим недостатком данного бес трансформаторного усилителя.

 

Звучание

 

Звук у бестрансформаторной схемы оказался весьма интересным. Поразила высокая детальность, совершенно не характерная для ламповых трансформаторных аппаратов. Она была скорее, как у транзисторного усилителя, но с ламповой теплотой. Я объясняю это высоким быстродействием данной схемы и ее сверх широкой полосой пропускания. Возможно свой эффект дает малая, по сравнению с традиционным выходным трансформатором — индуктивность высокоомного динамика. На осциллографе фронты меандра практически не режутся до частоты 80 КГц.

Особенно хорошо широкая полоса заметна на одновременном звучании нескольких инструментов, дающих плотный высокочастотный спектр: тарелок, литавр, духовых и др. Инструменты звучат отдельно и не смешиваются в кучу, что не редко бывает у трансформаторных усилителей. Хороший плотный низ, и это при всего 5-ти Ваттах на выходе! Удивительно… Уровень интермодуляционных искажений оказался значительно ниже уровня гармонических, что редкость для ламповых схем. (Графики искажений приведены на фото). Усилитель оказался «всеядным», он одинаково хорошо играет музыку любого жанра, а количество «вкусных» ламповых гармоник очень умеренное и внимание особо не привлекает.

 

P.S. Для тех кто слушать любит, а паять не очень я могу изготовить такой бестрансформаторный усилитель на заказ. В комплект к нему можно включить либо высокоомные динамики на базе 10ГД-36, либо винтажные высокоомные Филлипсы 60-х годов на Ваш выбор — в оформлении или без.

 

Ссылки по теме

 

 

aovox.com

Ламповые усилители, методика подбора выходных трансформаторов

В статье изложен порядок подбора унифицированных трансформаторов для схем двухтактных ламповых усилителей (анонс схем от С.Комарова в журнале Радио). Рассмотрению подлежит дифференциальное включение выходных трансформаторов. Статья написана преимущественно по проблеме построения выскокачественных двухтактных ламповых усилителей повышенной мощности. Задача повышения мощности высококачественного лампового усилителя может быть решена путём применения специальных выходных каскадов со сдвоенными трансформаторами. Такое включение трансформаторов называют дифференциальным. Выходные трансформаторы при этом должны иметь расщеплённую первичную обмотку. Особенность дифференциального включения такова, что первичные обмотки двух трансформаторов оказываются включенными последовательно. Вторичные же обмотки двух трансформаторов комбинируют по обстоятельствам, под конкретную схему и совершенно конкретные режимные параметры. От двух трансформаторов можно отобрать удвоенную мощность. Либо можно трактовать эту мысль иначе. Применение двух трансформаторов вместо одного позволяет снизить магнитную индукцию в железе. От двух трансформаторов, включенных в единую упряжку можно получить удвоенное количество крайне полезных дополнительных обмоток. И именно эти обмотки можно использовать для обеспечения секционирования, а также применить комбинированные обратные связи, повышающие линейность звукового тракта. Ну и совсем очевидная мысль. Удвоение количества согласующих трансформаторов приводит к удвоению эквивалентной индуктивности. А это простейший признак резкого снижения нижней границы полосы пропускания усилителя. Вот вам и сюрпризец! Схема включения двухтактного выходного каскада лампового усилителя при этом несколько видоизменяется, становится перекрёстной. Но совершенно явно прослеживается необходимость соблюдения симметрии. Внимательное рассмотрение схемотехники дифференциальных выходных каскадов показало, что довольно просто реализовать ультралинейное включение типовых промышленных трансформаторов, достигнув при этом крайне высоких показателей качества УМЗЧ, при сравнительно небольших затратах. Остаётся только адаптировать под выходные каскады наиболее распространённые типы унифицированных трансформаторов. Решению этой задачи посвящено много исследований и соответственно значительная часть статей на моём сайте. Очень хорошо, если в распоряжении конструктора оказывается много одинаковых унифицированных трансформаторов. Есть возможность выбрать подходящие экземпляры.

Начинающим конструкторам ламповых усилителей нужно понимать, что от привлекательной таблицы выходных параметров лампового усилителя, с мощностями 50, 100 и 200 Вт, до его реализации в железе дистанция довольно большого размера. Ламповые усилители с дифференциальным включением выходных трансформаторов (С.Комаров, журналы Радио 2005-2006) обладают среди прочих бесспорным приоритетом. Это очевидный факт, поскольку они действительно отвечают высоким требованиям к аппаратуре Hi-End класса и обеспечивают не только колоссальные мощности. У них широкий частотный диапазон, вследствие значительной индуктивности по выходу, обусловленный фактическим применением сдвоенных трансформаторов в одном канале. Следует помнить, что в дифференциальных схемах применимы броневые трансформаторы, рассчитанные на напряжение 127/220 вольт, либо стержневые трансформаторы на 220 и 127/220 вольт, как показано на рисунке ниже. Нужно выполнение принципиального условия, обеспечить наличие расщеплённой первичной обмотки.

Ограничивающим фактором широкого распространения дифференциальных схем ЛУМЗЧ является требование тщательного подбора выходных трансформаторов. Это требование существует, и его выполнение обязательно. В противном случае по переменному току схема может оказаться кривобокой. Коэффициент использования лампочек может оказаться на уровне 20%, что сводит достоинства дифференциальной схемы к мизеру. Это требование С.Комарову известно, но говорить об этом избегают. Следует помнить, что выполнение этого требования имеет принципиальное значение для конструирования серьёзного лампового усилителя с высоким коэффициентом использования мощности. Для построения маломощных «пукалок» знать тему не обязательно. Можно и дальше заниматься детскими играми с электронными лампами, даже не понимая, что использовать трансформаторы в габарите 0,25кВА для построения 8-ми ваттного усилителя, например на лампочках 6с33с или EL34 просто смехотворно. Общая схема подключения дифференциальной пары трансформаторов в ламповый усилитель показана ниже. Это два разных по эфективности вариантов а включения трансформаторов ТПП. Причем нужно помнить, что для стержневых и броневых трансформаторов разметка выводов разная.

Очень удобно, когда количество симметричных обмоток достаточно велико. Это позволяет не только гибко варьировать сопротивление нагрузки, но ещё перемежать анодные обмотки, улучшая магнитную связь, а также использовать часть обмоток для катодных и сеточных обратных связей. Пример трансформатора построенного на основе известного трансляционного усилителя Респром показан на рисунке ниже. Этот трансформатор без перемотки годится для токовых лампочек типа 6П44С.

Пример схемы для трансформаторов типа ТН показан на рисунке ниже. При всей кажущейся на первый взгляд сложности схем, на самом деле они очень простые и даже тривиальные. По крайней мере грамотная распайка непременно ставит всё на свои места. А любители моточных процедур, не только молоденькие, но даже престарелые любители, презрительно называющие унифицированные трансформаторы «зелёнкой», нервно покуривают и отдыхают в сторонке. Как ни печально, но это факт. Унифицированные трансформаторы действительно непригодны для классического включения в двухтактные схемы. И эта граница останавливает людей с ограниченным кругозором. Но дифференциальная схемотехника запросто отодвигает эту границу. Просто нужно осваивать новое знание, как бы трудно при этом не было.

Подбор выходных трансформаторов выполняют в определенной последовательности. Следует сразу оговориться, что никакие манипуляции с намоткой выходных трансформаторов вручную здесь непригодны, самоделкины могут расслабиться. Как покажет текст методики подбора, представленный ниже, умельцам следует забыть или выбросить приобретённые моточные навыки на помойку. Ибо невозможно вручную обеспечить высокую повторяемость моточных узлов. Готовые трансформаторы это совсем не плохо, а очень даже удобно.

Вначале для трансформаторов всей кучи измеряют ток холостого хода при неизменном сетевом напряжении 220 вольт. Зафиксированное значение тока подписывают прямо на трансформаторе. Трансформаторы расставляют в ряд по мере возрастания тока, а для дальнейших сравнительных измерений берут рядом расположенные трансформаторы. Желательно, чтобы расхождение по токам не превышало несколько миллиампер. Это первый этап подбора трансформаторов.

На следующем этапе первичные обмотки трансформаторов распаивают по схеме дифференциального включения (всего три провода). Находят общую точку при перекрёстном соединении отводов 127 вольт. На крайние выводы аккуратно подают регулируемое напряжение от латра. Если распайка ошибочная, то ток при регулировании от латра будет резко увеличиваться. При правильной фазировке, ток последовательно включенных в сеть 220 вольт четырёх полуообмоток, окажется очень маленьким. Именно при такой распайке выполняют дальнейшие измерения.

На третьем этапе подбора, для достигнутого дифференциального включения пары трансформаторов, при помощи обыкновенного тестера измеряют ЭДС одноименных обмоток каждого из трансформаторов. Даже при одинаковом первоначальном токе холостого хода, ЭДС трансформаторов могут отличаться на 20-50%. Если расхождение велико, то трансформатор с меньшим холостым ходом заменяют на другой, ближний по току и повторяют измерение. Если подбор не получается, то варьируют трансформаторы с ближайшим большим значением тока ХХ. Выравнивание ЭДС до 5% можно считать подходящим. Ставить при подборе в пару трансформаторы с расхождением токов холостого хода на 10 и более мА бессмысленно, симметрии достигнуть не удастся.

Четвертым этапом проверки служит сравнение напряжений на самих половинках первичных обмоток трансформаторов, включенных последовательно. Эти напряжения должны быть также одинаковыми с достаточно высокой точностью. Опыт показывает, что из кучки в 50 мощных серийных трансформаторов ТН или ТПП можно найти 5-6 пар симметричных трансформаторов с точностью вплоть до 1%. Однако подбор по параметрам холостого хода недостаточен. Оказалось, что важное значение для снижения уровня искажений нагруженного усилителя имеет подбор под нагрузкой. Дело в том, что в точке холостого хода параметры могут совпасть. А вследствие разного качества стали и собенно качества подгонки сердечников по зазору вебер-амперная характеристика может оказаться разной крутизны. Вот и нужно более тщательно проверить симметрию, проверить под нагрузкой.

На последнем этапе подбора выполняют сравнение напряжений одноименных обмоток пары трансформаторов под нагрузкой. Для этого вторичные обмотки дифференциальной пары соединяют последовательно и нагружают резистивным током до 50% номинального. Причем нагружают трансформаторы не менее чем на 30% эквивалентной мощности. Желательно последовательно включать обмотки с одинаковым номинальным током. В указанном режиме допустимым можно считать расхождение напряжений одноименных обмоток не более 5%. Достигнутая степень симметрии позволяет считать пару трансформаторов пригодной для лампового УМЗЧ объективно высокого качества, очень высокого и довольно большой мощности. Пример идеально подобранных пар показан ниже. Исходный ток холостого хода каждого трансформатора 10мА. Точность подбора реально высока и расхождение не превышает 1-2%. Уважаемые телезрители, повторю существенное соображение. При проведении измерений нужно контролировать уровень сетевого напряжения. Щас зима и оно может плавать, даже в течение минуты. Люди и автоматика спорадически подключают мощные нагреватели, а сети в квартирах слабые. Поэтому я использую ЛАТР, периодически поглядываю на вольтметр и регулирую бегунок ЛАТРА при провалах и бросках напряжения.

Матёрые радиолюбители, думаю сразу поймут, смысл излагаемого материала. А вот наглецы и малограмотные «старички» могут рассердиться на такую болтовню. На что я могу ответить простыми фактами. Для меня ярким подтверждением стали сообщения одного иногороднего радиолюбителя. Судя по всему, очень немолодого уже радиолюбителя, прошедшего школу транзисторной электроники, а также промышленные проекты. Так вот смысл этого сообщения в следующем. Человек попытался по моей методике подобрать пару трансформаторов из своих запасов. И он был шокирован результатом. Оказалось, что из 10 трансформаторов одинакового типа ему не удалось найти симметричную пару для схемы Комарова! Вот вам и реальность. Попробуйте вытереть влагу под носом и самостоятельно подобрать себе трансформаторы, замахнитесь на любую схему от Комарова. Вот тогда и появится повод перечитать мои сообщения на сайте. Можно привести ещё более весомое сравнение. Подбор трансформаторов дифференциальной схемы грубее применения симметричных транзисторов во входном дифференциальном каскаде, но не менее важен. Для ровных входных дифкаскадов применяют специальные микросборки с заведомо симметричным транзисторами на общем кристалле. Это норма, и другое не приходит никому в голову, поскольку всё остальное приводит к кривому результату.

Иногда в руки попадают уникальные трансформаторы. Вот, например английские тороидальные трансформаторы в габарите 0,2кВА. Для дифференциальной выходной схемы пары маловато, зато под классический двукхтакт на триодах 6С33С они подходят изумительно при приведенном сопротивлении около 1,5-2 кОм.

Применение в ЛУМЗЧ серийных броневых трансформаторов, подобранных подобным образом, в качестве выходных трансформаторов, обеспечивает максимально возможное использование выходных ламп двухтактного каскада и позволяет загонять их в режимы, на 20-30% и более превышающие номинальные. И это при небольших искажениях. Следует обратить особенное внимание на традиционные рекомендации и предпочтения, которые обычно пишут в конце статей авторы. Важнейшей следует считать такую строчку: Собирать усилитель нужно обязательно из исправных деталей. Собирать усилитель надо по номиналам, указанным на схеме. Рекомендации по точности подбора номиналов также указывают, причём нередко требования чрезмерные. В абсолютном большинстве случаев в ламповом усилителе применение деталей с отклонением от номиналов в 5-10% вполне допустимо и нормально. Большое число спекуляций, важное надувание губ, а иногда даже истерики связаны с жесткостью исполнения безумного требования, — обязательного применения резисторов в классе точности 1-0,5%. Это очевидная глупость. А кто не хочет этого понять, тот пусть отнесёт это к маркетинговым понтам для удорожания изделия. Подбирать с высокой точностью в ламповой схеме приходится один или два номинала. Причём подбирать нужно не под надпись на схеме, а подбирать приходится по месту (по режиму), исходя из условия обеспечения минимально возможных искажений конкретного усилительного каскада. Торговые же марки отдельных используемых компонентов значения не имеют. Никакой рекламы отдельным брендам конденсаторов или резисторов в статьях давать не следует. Бесплатно чужие железки и чужие торговые марки рекламируют только дураки. Если вам встретилась даже неплохая статья, в которой при описании собственной конструкции автором навалена куча рекомендаций про применение тех или иных конденсаторов или резисторов, то просто нужно знать, что этот автор — болван. А возможно автор преследует лукавую маркетинговую цель, за которую ему заплачено или он запланировал получение от этой скрытой в статье рекламы собственного дохода.

Ниже на фотографиях показаны комплекты канадских трансформаторов, вполне пригодных для двухтактных схем, поскольку первичная обмотка расщепленная, а каждая половинка рассчитана на номинальное напряжение 115 вольт. Габаритная мощность железа соответственно под 48ВА и 70 ВА. Именно признак расщепления первичной обмотки служит критерием применимости трансформатора для двухтактного лампового усилителя. Однако при этом не следует забывать второго ключевого условия применимости. А именно — ток холостого хода такого трансформатора должен быть мизерным. Для примера, можно приближённо прикинуть индуктивность первичной обмотки транса в сети 50 Гц. Зная напряжение и ток ХХ обмотки легко рассчитать L для циклической частоты 314, учитывая, что величина R несравнимо мала. Если полученное значение индуктивности меньше 15-20 генри, то трансформатор не будет удовлетворительно воспроизводить  низкочастотный диапазон. И дорога такому трансформатору в силовые схемы, а не в звук.

На показанных буржуйских трансформаторах можно построить замечательные низковольтные дифференциальные каскады. Первоначально их было достаточно большое количество и куплены они практически по цене металлолома. Однако значительная часть этого железа уже продана, как говорится на корню. Люди постепенно понимают смысл, излагаемого в моих статьях материала. Можно заметить, что в жизни человеков есть и другие, вполне очевидные вещи, которые людям давно пора понять (например, Новая хронология А.Фоменко). Однако степень загруженности мозгов мусором велика. Объективно велика засранность мозгов и это печально.

Достижимыми мощностями для ламповых УМЗЧ при построении высокосимметричных двухтактных дифференциальных схем можно считать значения в 80-100 Вт. Анодные напряжения дифференциальных схем (ТН, ТС, ТП, ТПП) лучше ограничивать на уровне 400-500 вольт. Повышение анодного напряжения вплоть до 800-1000 вольт можно пробовать только при переходе к симметричным дифференциальным схемам, на трансформаторах ТАН, подобранных таким же образом. Дополнительно стоит упомянуть про рассуждения форумчан, нередко встречаемые в тырнете. Например, про якобы несоответствие параметров, Комаровских схем, заявленным в статьях ТТХ. Смею заверить читателя, что в собранном из исправных деталей усилителе по дифференциальной схеме, если выходные трансформаторы подобраны по условию симметрии и соответствуют правильной распайке выводов, тактико-технические характеристики звукового тракта вполне соответствуют заявленным. А прежде чем рассуждать про недостатки схем Комарова нужно просто обыкновенно вымыть руки, себе любимому. Небрежности и наплевательство совков в сборке схем присутствуют всюду и почти всегда. Поэтому прежде чем хрюкать, вначале нужно преодолеть совковый менталитет и просто попытаться создать что-нибудь своё, авторское. Сергей Комаров просто молодчина. Он сделал важное дело. Он соорудил для толпящихся корыто и насыпал туда корма. А что будет дальше — зависит только от совка. Или кормиться из этого корыта или гадить в него, решайте самостоятельно. Главный критерий создания усилителя по схемам с дифференциальным включением трансформаторов это тщательность. Подбор дифференциальной пары выходных трансформаторов обязателен. Вначале полностью собирают и правильно распаивают блок выходных трансформаторов. Затем его тестируют под напряжением, проверяя правильность фазировки всех обмоток и фиксируя цветовое обозначение всех проводов по витым парам, ведь их довольно много. Только после этого блок выходных трансформаров экспортируют в конструкцию смонтированного усилителя. Тоже самое настоятельно рекомендую делать при конструировании блока питания. Вначале собирают монолитную конструкцию блока питания, со всеми трансформаторами, конденсаторам, дросселями и прочей требухой. Затем блок питания настраивают и испытывают под нагрузкой. Только после этого готовый модуль БП экспортируют в корпус усилителя. Помните, что в реальности конструкция большого лампового усилителя довольно сложна. А интернет-фотографии, с сопливым беспорядочным или с геометрически правильным монтажом от Гуру для трёх конденсаторов, внутри пустого корпуса усилителя — это детские игрушки. В действительности места внутри корпуса всегда не хватает, его всегда в обрез! Поэтому конструкцию приходится тщательно-претщательно проектировать заранее.

Крайне важно сделать ещё одно замечание, которое позволит телезрителям адекватнее представлять реальные мощности ламповых усилителей и отличать действительное положение вещей от вымысла. Бредятина с китайскими ваттами начинается исключительно вследствие маркетинговых ходов. Это замануха для дураков. В ламповой технике также следует помнить простые правила. Например, полезная мощность усилителя не может быть больше активной мощности, рассеиваемой на аноде лампы. Так, если усилитель собран на двух лампах 6П14П, то его мощность не может быть более 14 ватт. Это как автомашина Запорожец. Ну не может она развивать мощность и скорость как Бугатти. НЕ МОЖЕТ! Именно поэтому достижение колоссальных ламповых мощностей 100 в более Вт предполагает параллельное включение подобранных выходных тетродов или пентодов. Следует помнить, что Сергей Комаров это правило знает. И когда он пишет статьи про ламповый усилитель с парой выходных трансформаторов ТН61 (по 200Вт), то знает, что мощность такого усилителя не может достигнуть 400 Вт, т.е. удвоенной мощности трансформаторов 200Вт, если трансформаторы эти питаются всего от пары ламп EL34. 400 Вт в данном случае — это мощность железа. Мощность же в акустике не может взяться из ниоткуда. Очевидно, что для повышения тяги транспортного средства нужно увеличивать мощность моторов, их количество или габарит. Вместо 6П3С можно поставить ГМ70. Или же применить параллельное включение тщательно подобранных ламп 6П3С по 3-4 штуки в плече. Поэтому за таблицами с дикими мощностями трансформаторов двухтактных ламповых усилителей у Комарова спрятана параллельная работа лампочек, показанных в статье. Либо нужно переходить на более крупные лампочки.

При практическом построении обычного лампового УМЗЧ следует избегать выходных триодов. Это понты и гемморой по сравнению с выходными тетродами и пентодами. В усилителе высокого класса и большой мощности предпочтительно ультралинейное, супер-пентодное или супер-триодное включение выходных ламп. Для сдвоенных, строенных или счетверенных мощных выходных пентодов нельзя тупо складывать мощности параллельных ламп. Всегда присутствует эффект ослабления эквивалентной мощности. Ведь ВАХ кривые, режимы не 100% согласованы, фазовые несовпадения огромны. Это китайцы для своих усилителей применяют дурные цифры мощностей. Дикие мощности в надписях получают очень просто. Берут например режим КЗ для источника питания, при котором он потребляет из сети 3 ампера, тогда мощность устройства легко подсчитать по формуле 220х3=660 ватт! Вот так и получается усилитель мощностью 660 ватт. Это одна из маркетинговых штучек для малоразборчивых покупателей.

Взрослые дяди, прекращайте верить в сказки, оставьте это удовольствие детям.

                  Евгений Бортник, Россия, Красноярск, январь 2016 года

paseka24.ru

Усилители НЧ без выходного трансформатора — Статьи из литературы — Другие статьи — Каталог статей

В настоящее время радиолюбители ведут интенсивную работу по созданию  усилителей НЧ, обеспечивающих усиление в воспроизведение звука с очень малыми искажениями.

В предварительных каскадах усилителей НЧ нелинейные искажения невелики в связи с малыми уровнями сигнала, а частотные искажения могут быть значительно снижены правильным выбором элементов усилителя. Наибольшие искажения возникают в выходном каскаде усилителя, причем основной причиной искажений в большинстве случаев является выходной трансформатор. Выходной трансформатор ограничивает диапазон воспроизводимых усилителем частот как со стороны низших, так и со стороны высших частот.

Для расширения частотной характеристики в сторону низших частот требуется значительное увеличение индуктивности первичной обмотки трансформатора, однако при этом возрастает индуктивность рассеяния, ограничивающая частотный диапазон в области высших частот. Зависимость величины магнитной проницаемости материала сердечника трансформатора от величины тока через обмотки приводит к нелинейным искажениям воспроизводимого сигнала.

Одним из основных способов уменьшения как частотных, так и нелинейных искажений является отрицательная обратная связь.

Однако беспредельно увеличивать глубину обратной связи нельзя, так как наличие фазовых искажений на крайних частотах уменьшает стабильность работы усилителя и может даже привести к его самовозбуждению. Для улучшения фазовой характеристики усилителя стараются исключить из него элементы, создающие фазовые сдвиги. Одним из таких элементов и является выходной трансформатор.

Если еще учесть, что выходной трансформатор является довольно дорогостоящей в производстве деталью, то становится понятным стремление конструкторов к созданию схем выходных каскадов усилителей НЧ без выходных трансформаторов. При использовании громкоговорителей с сопротивлением звуковой катушки 5—10 ом осуществить бестрансформаторный выход довольно трудно, так как для получения выходной мощности порядка 5—10 Вт выходные лампы должны обеспечивать ток через нагрузку около 1 —1,5 а. Создание таких ламп представляет довольно трудную задачу, поэтому более удачным решением оказалось увеличение сопротивления звуковой катушки громкоговорителя до 400—800 ом и создание выходных каскадов, обеспечивающих согласование с такими громкоговорителями. Наибольшее распространение получил так называемый последовательный двухтактный каскад, описание которого приводится ниже.

В обычной двухтактной схеме (рис.1,а) нагрузка Rн состоит из двух частей, включенных последовательно. Если использовать в качестве нагрузки высокоомную звуковую катушку громкоговорителя, то она должна иметь сопротивление Rн, вывод от средней точки и, кроме того, должна быть изолирована от корпуса усилителя.

Рис. 1. а) Обычный двухтактный усилитель; б) двухтактный усилитель с параллельно включенными частями нагрузки; в) последовательный двухтактный усилитель

Части нагрузки, имеющие сопротивление Rн/2 каждая, могут быть включены и параллельно (рис. 1,6). Очевидно, что в этом случае результирующее сопротивление нагрузки будет равно Rн/4. Вывод от средней точки катушки становится ненужным. Недостатком схемы рис. 1,б является необходимость иметь два отдельных источника анодного питания. Поскольку постоянные составляющие анодного тока через обе лампы равны, то, источники питания могут быть объединены (рис. 1,в). Так как в этом случае через нагрузку протекают только переменные составляющие анодных токов ламп, то она может быть включена через разделительный конденсатор и один вывод ее может быть заземлен. Усилитель по схеме рис. 1,в и представляет собой последовательный двухтактный каскад, который имеет следующие преимущества перед обычным двухтактным каскадом: приведенное сопротивление нагрузки оказывается в четыре раза меньше, не нужен вывод от средней точки нагрузки, один из концов нагрузки может быть заземлен. Эти достоинства облегчают применение высокоомных громкоговорителей в качестве нагрузки.

Недостатком последовательного двухтактного каскада является необходимость удвоенного напряжения анодного питания, так как по постоянному току лампы включены последовательно. Поэтому, чтобы осуществить бестрансформаторный усилитель с обычным напряжением источника питания (250—300 в), необходимо иметь лампы, которые при низком анодном напряжении (100-150 в) имели бы малое внутреннее сопротивление и отдавали достаточную мощность.

Из выпускаемых нашей промышленностью ламп в бестрансформаторных усилителях может быть использована лампа 6П18П (в ближайшее время будет выпущена специально разработанная для этих целей лампа). Последовательный двухтактный каскад, собранный на этих лампах при напряжении источника питания 310 в, отдает мощность порядка 6—8 Вт и согласовывается с нагрузкой, имеющей сопротивление около 800 ом. При намотке звуковых катушек громкоговорителей проводом диаметром 0,05 мм можно получить сопротивление звуковой катушки порядка 300—400 ом.

Так как современные усилители НЧ, как правило, используют систему из нескольких громкоговорителей, то сопротивление звуковой катушки громкоговорителя такой величины оказывается в большинстве случаев достаточным. Ниже приводится таблица параметров отечественных высокоомных громкоговорителей для бестрансформаторных схем. Громкоговорители отличаются от аналогичных низкоомных только моточными данными звуковой катушки, которая при необходимости может быть изготовлена самим радиолюбителем.


Особенностью двухтактного последовательного каскада является то, что если для обычного двухтактного каскада, при отсутствии сигнала, напряжения на анодах равны, а токи ламп могут несколько отличаться, то для последовательного двухтактного каскада в начальной рабочей точке токи ламп равны, а анодные напряжения могут отличаться друг от друга.


Одна из наиболее простых практических схем бестрансформаторного усилителя изображена на рис. 2. Предварительный усилитель выполнен на лампе 6Н2П и имеет раздельные плавные регуляторы тембра. Частотные характеристики усилителя при крайних положениях регуляторов приведены на рис. 3. Как видно из рисунка, усилитель не содержит специального фазоинверсного каскада. Напряжение возбуждения подается только на лампу Л3, а на лампе Л2 это напряжение образуется за счет падения напряжения на сопротивлении R22. Выбранная величина этого сопротивления (180 ом) обеспечивает симметричную работу обеих ламп. Усилитель охвачен отрицательной обратной связью глубиной 19 дБ, напряжение которой подается с нагрузки усилителя в цепь катода предоконечного каскада через сопротивление R18. Низкое выходное сопротивление усилителя (90 ом) достаточно хорошо демпфирует акустическую систему. Выходная мощность усилителя — 2 Вт. При коэффициенте нелинейных искажений около 1,5%, что соответствует требованиям, предъявляемым к радиоприемникам первого класса. Чувствительность усилителя 230 мВ, среднее звуковое давление, развиваемое акустической системой, более 10 бар.


Недостатком усилителя без фазоинверсного каскада является несимметричность напряжений, поступающих на сетки оконечных ламп, так как на управляющую сетку лампы Л2 поступает напряжение с нелинейными искажениями, возникшими в лампе Л3. В результате не происходит характерной для двухтактного каскада компенсации четных гармоник. Кроме того, такой усилитель может работать только в классе А.

В усилителе применены два низкочастотных громкоговорителя типа 2ГД-6 (Гр1 и Гр2) и два высокочастотных — типа 1ГД-17 (Гр3 и Гр4). Полное сопротивление нагрузки на частоте 1000 Гц равно 960 ом.

Некоторые трудности в бестрансформаторных усилителях вызывает питание экранной сетки верхней (по схеме) лампы. Для получения пентодного режима экранная сетка должна быть по переменному току замкнута на катод (через конденсатор С13). Однако при этом сопротивление оказывается включенным (по переменному току) параллельно нагрузке и на нем бесполезно рассеивается часть выходной мощности. Увеличение сопротивления R23 уменьшает постоянное напряжение на экранной сетке, в результате чего уменьшается мощность, отдаваемая лампами. Компромиссной оказывается величина 6,8 ком, которая, с одной стороны, обеспечивает достаточно высокое постоянное напряжение на экранной сетке и, с другой стороны, не приводит к заметным потерям мощности. Вместо сопротивления R23 может быть включен низкочастотный дроссель, который обладает большим сопротивлением переменному току и малым — для постоянного тока. Однако это усложняет усилитель и не всегда может быть рекомендовано.


На рис. 4 показана схема более совершенного усилителя НЧ, предназначенного для радиоприемников и радиол высшего класса. Усилитель выполнен по двухканальной схеме. Каскад предварительного усиления на лампе Л1 является общим для обоих каналов. Разделение каналов после каскада предварительного усиления производится с помощью цепочек C5R8C6R9 в канале высших частот и R28С21R29С22 в канале низших частот. Введение фазоинвертора позволило значительно повысить выходную мощность усилителя при незначительных нелинейных искажениях. Фазоинверсные каскады выполнены по схеме с разделенной нагрузкой. Следует отметить, что напряжение возбуждения на лампы Л4 и Л6 не может быть снято со всей анодной нагрузки фазоинвертора, ибо тогда оно окажется приложенным не между управляющей сеткой и катодом, а между управляющей сеткой и анодом оконечной лампы. В данном усилителе это напряжение снимается с сопротивлений R18 и R35, включенных между анодами фазоинверторов и экранными сетками ламп Л4 и Л6.


Выходная мощность обоих усилителей равна 6 Вт, при этом коэффициент нелинейных искажений в НЧ канале не превышает 1%, а в ВЧ канале — 2%. Чувствительность усилителя равна 0,2 в. Больший уровень нелинейных искажений в ВЧ канале объясняется более слабой обратной связью, равной в ВЧ канале 21 дБ, а в НЧ канале 28 дБ. Выходные сопротивления усилителя равны: в канале ВЧ — 80 ом и в канале НЧ —20 ом. Частотные характеристики усилителя приведены на рис. 5. В качестве нагрузки усилителя канала НЧ использованы два громкоговорителя типа 5ГД-16, а в канале ВЧ — три громкоговорителя типа ВГД-2.

Рис. 6. Принципиальная схема бестрансформаторного усилителя. Рвых—7 Вт. Данные Tp1 сердечник Ш25X50, обмотки: I—595 витков ПЭЛ 0,68, II—2х474 витков ПЭЛ 0,47, III— 18 витков ПЭЛ 0,82, IV— 18 витков ПЭЛ 1,45

Схема наиболее совершенного бестрансформаторного усилителя показана на рис. 6. На схеме не показан предварительный усилитель, который может быть выполнен по любой схеме, обеспечивающей малые частотные и нелинейные искажения. В усилителе применена комбинированная обратная связь, имеются цепи из положительной обратной связи, охватывающей предоконечный каскад, и отрицательной обратной связи, охватывающей предоконечный и оконечный каскады. Такая комбинированная обратная связь дает возможность резко уменьшить нелинейные искажения в усилителе.

 
 
Положительная обратная связь в усилителе осуществлена подачей части напряжения из катодной цепи Л1а в цепь катода Л1б, через сопротивление R7. Напряжение отрицательной обратной связи подается с выхода усилителя в цепь катода Л1а через сопротивление R11. Между анодом фазоинвертора и управляющей сеткой лампы выходного каскада Л2 осуществлена связь но постоянному току. Величина отрицательного смещения на управляющей сетке этой лампы определяется разностью между напряжением на катоде и напряжением, снимаемым на управляющую сетку с делителя R8, R13. Как видно из графика, приведенного на рис. 7, частотная характеристика усилителя прямолинейна от 2О Гц до частот свыше 100 кГц, что является характерным для бестрансформаторных усилителей. При выходной мощности 7 Вт (см. рис. 8) нелинейные искажения не превышают 0,5%. Все это обеспечивает воспроизведение всего звукового диапазона частот практически без искажений.

В заключение следует отметить, что бестрансформаторные усилители, построенные по последовательной двухтактной схеме, могут как и обычные трансформаторные двухтактные усилители работать не только в классе А,а также в классах АВ и В. Так, например, для работы в режиме, близком к классу В, и схеме рис. 6 нужно исключить R17С12 и, отключив R12, от корпуса, подать через него на управляющую сетку Л3 отрицательное смещение порядка 15 в от постороннего источника. При этом будет достигнут дополнительный выигрыш в мощности (10-20%).

Бестрансформаторные усилители являются весьма перспективными для выходного тракта радиовещательного приемника, а также различных звукоусилительных агрегатов высокого качества звучания. Следует ожидать, что в ближайшее время в продаже появятся отечественные радиовещательные приемники первого и высшего классов с трактом низкой частоты, построенным по бестрансформаторной схеме. Особенно перспективными являются бестрансформаторные схемы для радиолюбителей, избавляя их от трудоемкой работы по расчету и изготовлению выходных трансформаторов.

Автор: Л. Кононович

Источник публикации: ж. Радио, 1959, № 6, с. 41 — 44

cner.ucoz.net

Простой ламповый усилитель SRPP для наушников без выходного трансформатора

Аббревиатура «Hi-End» привлекает многих. Споры аудиофилов о том какой кабель лучше звучит: сделанный из меди выплавленной на заводах третьего рейха из чилийской меди или с риском для жизни украденный с секретного ракетного завода. Думаете почему взрывались на старте американские челноки и наши Протоны?

Таинственное мерцание радиоламп, непонятные непосвященным слова и термины, произносимые признанными гуру в этой области. Очень многие хотели бы приобщиться к этому таинству, войти в секту избранных, но большинство из низ отпугивают сложившиеся стереотипы и ценники. Простой ламповый усилитель начального уровня запросто может иметь 3 нуля в своей цене (и это в долларах), а серьезные аппараты красуются ценниками с четырьмя или даже пятью нулями.
От многих я слышал мнение, что радиолампы сейчас нигде не достанешь, это раритет.

Отсюда складывается первый миф: все что связано с ламповой техникой это очень дорого и простому студенту, менеджеру инженеру недоступно. Попробуем развенчать этот миф. Что касается цены и недоступности радиоламп. Достаточно зайти на сайт любого интернет магазина и убедиться, что цены на лампы доступны для любого кошелька и в наличии всегда есть большой выбор.

К тому же не обязательно лампы покупать. Большинству из тех, кто собрался спаять ламповую схему, достаточно навести ревизию на чердаке садового домика, или в своем гараже и там обязательно найдется старый телевизор или радиола. Если не найдется, попросите произвести такую ревизию своих знакомых или родственников. В паре старых телевизоров наберется деталей, для сборки очень неплохого усилителя начального уровня (того самого, который стоит с тремя нулями на ценнике).

Но хватит общих рассуждений, перейдем к делу. Для того чтобы оценить качество и особенность так называемого «лампового» звука не обязательно собирать мощный и сложный усилитель. Можно начать с усилителя для стерео наушников. Тем более, что большинство из тех, кто сидит за компьютером по ночам пользуется именно наушниками для прослушивания музыки или звукового сопровождения любимых игр.

Схема SRPP

Вот схема предлагаемая для повторения.

В основе ее лежит так называемый SRPP каскад (Shunt Regulated Push Pull, По-русски название звучит так — каскад с динамической нагрузкой). Вот и мы уже начали произносить магические заклинания! В качестве усилительной используется лампа двойной триод (в одном стеклянном баллоне размещены две независимые друг от друга радиолампы).

Нижняя по схеме половинка занимается усилением сигнала, а верхняя — играет роль динамической нагрузки. Положительные особенности такого включения — это высокий коэффициент усиления и низкое выходное сопротивление каскада. Усилитель справляется как с низкоомными наушниками сопротивлением 32 Ом так и со студийными мониторами сопротивлением постоянному току в 250 и более ом.

Настройка схемы не представляет никаких проблем. После включения и прогрева ламп (примерно 5 минут) надо проконтролировать напряжение на аноде нижней лампы или катоде верхней. Оно должно быть равным половине напряжения питания (анод верхней лампы). Если это напряжение отличается от нормы более чем на 5-10% его подстраиваем подбирая резистор Rк в катоде нижней лампы. Рекомендуется, на период настройки, поставить туда цепочку из последовательно включенных постоянного резистора на 100 Ом и построечного на 330-470 Ом. После настройки усилителя замеряем тестером полученное сопротивление и ставим постоянный резистор как можно более близкого номинала.

Детали

Несколько слов о применяемых деталях.

Для сборки понадобятся собственно пара радиоламп. Можно использовать лампы марки 6Н1П, 6Н2П, 6Н23П. Очень хорошие результаты получаются с лампой 6Н3П, но она имеет другую цоколевку, и если вы захотите собрать усилитель на ней — обратите внимание на расположение выводов. Можно воспользоваться более мощной лампой 6Н6П. При ее использовании необходимо обратить внимание на мощность трансформатора накала. Он должен обеспечивать напряжение 6в при токе не менее 2А или 12в при токе 1А. Все эти лампы, за исключением 6Н6П, всегда есть любом старом ламповом телевизоре, так что с приобретением проблем не возникнет.

Все резисторы (кроме одного в цепи питания) рассчитаны на мощность 0.25Вт (можно больше, но тогда они будут занимать гораздо больше места). Номиналы можно посмотреть на схеме. Электролитические конденсаторы в цепи питания используются на номинальное напряжение 350-400в. В стабилизаторе питания усилителя я использовал конденсаторы 470мкФ на напряжение 200в, взятые из горелых компьютерных блоков питания. Конденсаторы соединены последовательно по две штуки, в параллель каждому из конденсаторов подключен резистор сопротивлением 470кОм. Эти резисторы выравнивают падение напряжений на конденсаторах и служат для разрядки емкостей после отключения питания. В цепи катода нижней лампы можно использовать конденсатор емкостью от 1000 до 10000 мкФ на номинальное напряжение 6-16 Вольт. Качество этого конденсатора непосредственно влияет на качество звука, поэтому маститые аудиофилы посоветовали бы воспользоваться в этой цепи конденсатором марки BlackGate. Но по причине его высокой цены (более 100 $ за штуку) мы обойдемся чем-нибудь более дешевым и не менее качественным. Лучший подручный вариант — это взять конденсатор марки Rubycon с неисправной материнской платы. Такие конденсаторы устанавливают в цепи питания процессора. Параллельно всем электролитическим конденсаторам настоятельно рекомендуется включить небольшой (0.1 — 1.0 мкФ) неполярный пленочный конденсатор. Из отечественных могу порекомендовать конденсаторы марки К78. Добавка таких конденсаторов улучшит воспроизведение усилителем высоким частот.

В качестве регулятора громкости для начала подойдет практически любой сдвоенный переменный резистор сопротивлением 22-47кОм. Главное перед установкой проверить его качество, чтобы при повороте рукоятки у него не нарушался контакт и он не шуршал и не трещал. Входные и выходные гнезда используются любые, какие вам понравятся. Главное, чтобы они были совместимы с имеющимися у вас кабелями и разъемами на наушниках.

Трансформаторы питания

Теперь перейдем к самому главному. К трансформаторам питания. Сложность изготовления трансформаторов для ламповой техники является еще одним препятствием, которое останавливает начинающих (и не только начинающих) радиолюбителей. Для питания радиоламп требуются высокое напряжение (как правило это 200-300вольт) в цепи анода и низкое, но с большими токами, напряжение на накал. В нашем случае лампы имеют напряжение накала 6.3 вольта. Анодное напряжение на них подается 300вольт.

Можно найти специализированный унифицированный трансформатор для питания ламповых схем марки ТАН (трансформатор анодно-накальный). Но они дороги и не всегда их можно найти. Можно воспользоваться трансформатором взятым от старой радиолы или телевизора. Такие трансформаторы подойдут по всем параметрам, кроме одного — размера. Я для своего усилителя трансформаторы сделал сам. Точнее переделал под свои нужды готовые трансформаторы от недорогих китайских БП, которые вставляются непосредственно в розетку.


Ищем такие БП в ближайшем магазине, торгующем бытовой техникой. Нам потребуются блоки имеющие на выходе 12 Вольт, рассчитанные на выходной ток не менее 1А. Таких трансформаторов потребуется 3 шт. Один из них будет питать накалы радиоламп. Нити накала обеих ламп соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения 12в (трансформатор Т2 на схеме). Два других трансформатора придется разобрать.

Сердечник трансформатора состоит из отдельных пластинок — пластинки типа «Ш» или «Е» кому как больше нравится, и перемычки типа «I». После сборки, чтобы трансформатор не гудел, его на заводе обычно пропитывают лаком, поэтому разобрать трансформатор иногда бывает не так просто как кажется. Сначала скальпелем или прочным канцелярским ножом отделяем и вытаскиваем «I» пластины.

Затем плоскогубцами вытаскиваем из каркаса крайнюю «Ш» пластину. Из-за того что сердечник был залит лаком, это может оказаться не таким простым делом, придется попотеть. Если же все попытки вытащить пластинку не увенчались успехом, то тогда сердечник надо прогреть до температуры 90-100с*. Для этого можно воспользоваться электроплиткой или утюгом. Осторожно, не перегрейте, иначе начнет плавиться пластмасса из которой сделан каркас катушек и трансформатор придется выкинуть. Время от времени можно капать на сердечник капельку воды и как только она начнет закипать, нагрев прекращаем. Далее берутся толстые рукавицы, чтобы не обжечься и операция по разборке продолжается. При нагреве лак, которым залиты пластины, размягчиться и разборка не составит большого труда. В конце концов должно получиться примерно так.

Как видим, обмотки трансформатора намотаны на двух абсолютно одинаковых катушках. На одной, тонким проводом, намотана первичная обмотка. На второй, более толстым — вторичная. Берем две высоковольтных первичных обмотки от двух разобранных трансформаторов, устанавливаем их в каркас и собираем трансформатор снова. Получится трансформатор с коэффициентом передачи 1:1 и напряжением 220в переменного тока на выходе. После выпрямления этого напряжения получится примерно 300 Вольт постоянного тока, что нам и требуется. Включаем собранный трансформатор, на выход для проверки подключаем 15Вт электрическую лампочку. Проверяем гудит или нет собранный трансформатор. При наличии гудения надо попробовать добавить в сердечник еще несколько пластин (запасные от второго разобранного). Если пластины уже не лезут (все забито плотно) то сердечник надо пропитать жидким лаком и хорошенько высушить. Гудение и вибрация пропадут. Вместо пропитки лаком можно гудящий трансформатор сварить в расплавленном парафине. В подходящей по размеру кастрюльке (консервной банке) растапливается парафин. После того как он расплавиться и станет жидким в него погружают трансформатор и выдерживают в расплавленном парафине 10-20 минут, чтобы пропитались все щели. После этого трансформатор вынимаем из расплава, кладем на кусок картона и даем остыть. Обработанные таким образом трансформаторы не шумят.
После того как все детали подобраны и проверены на исправность, можно приступать непосредственно к сборке усилителя.

Конструктивно усилитель можно выполнить в любой подходящей по размеру коробочке в которой размещаются трансформаторы, конденсаторы и ламповые панельки. Очень хорошо подойдет корпус от неисправного компьютерного БП. Поскольку в усилителе для питания используется высокое напряжение особое внимание надо обратить на качество изоляции проводов и надежность крепления и пайки всех элементов схемы.

Если раньше не приходилось иметь дело с высоким напряжением, не поленитесь найти и прочитать правила техники безопасности при эксплуата

datagor.ru

Проектируем выходной трансформатор для лампового усилителя — Усилители на лампах — Звуковоспроизведение

h2 align=»center»>Проектируем выходной трансформатор для лампового усилителя.

Часть первая.

Каждый радиолюбитель, пожелавший собрать ламповый усилитель, сталкивается с вопросом, а какой же ТВЗ ему применить для своей конструкции?
Как рассчитать, как намотать или заказать трансформатор по расчётным данным?
Ведь в интернете он наверняка вычитал, что ТВЗ – это чуть ли не самый главный элемент всего устройства. И от его качества и параметров зависит в целом качество звука всего усилителя.

Так какие же параметры важнее всего в выходном трансформаторе? Как их рассчитать?
Этому и будет посвящена данная статья.
В ней нет ничего нового. Все данные для расчётов взяты из учебников 50 х годов прошлого столетия. А я лишь постараюсь «простым , доступным языком», изложить их здесь с учётом того, что современные носители звука используют полный звуковой диапазон от 20 Гц до 20 кГц, а наш усилитель и ТВЗ в том числе должен с запасом как вниз, так и вверх перекрывать этот диапазон.

Итак, Его величество – выходной трансформатор.
Какие же параметры выходного трансформатора главней всего?
Да практически все. Это:

— КПД — η

— Активные сопротивления первичной и вторичной обмоток r1 и r2,

Ra = R~ = Ra~ — полное сопротивление анодной нагрузки, т.е. нагрузка, на которую будет нагружена лампа во время работы с вашим ТВЗ и подключенной к нему акустикой.

а — коэффициент «альфа», отношение Ra/ Ri, сопротивления нагрузки к внутреннему сопротивлению лампы в рабочей точке.

L — индуктивность первичной обмотки,

Ls — индуктивность рассеяния,

n — коэффициент трансформации

— Rвых – выходное сопротивление усилителя, определяется внутренним сопротивлением выбранной лампы и параметрами выходного трансформатора.

— Кд – коэффициент демпфирования. Отношение Rн / R вых. Сопротивления нагрузки (динамика) к выходному сопротивлению усилителя.Чем он больше, тем лучше, и при определённых значениях и более, ваш усилитель будет одинаково хорошо звучать с любой по сложности импеданса акустикой.

Итак, для примера я выбираю лампу 300В одного из производителей. Её предельно допустимые электрические параметры следующие:
Ua = 450 вольт,
Ia = 100 ma.
На её ВАХах с помощью программы «TubeCurve» строю нагрузочную линию (обозначена красным).

Согласно своим желаниям. Определяю режим работы лампы.

Ua = 400,53 V,

Ia = 91,78 ma,

Ug1 = – 80 V

Pa = 36,76 watt,

Ra = 5,99 kOm,

Ri = 0,67 kOm,

Pout = 6,304 watt,

КНИ = 2,586%.
Не превышает предельно допустимых.

Это можно проделать и вручную, распечатав ВАХи принтером на листе бумаги.
Определяем коэффициент «Альфа» = а – коэффициент нагрузки.
а = Ra / Ri = 5,99 kOm / 0,67 = 8,94

Многие могут возразить: Ведь коэффициент «Альфа» выбирается 3 – 5 Ri.
Отвечу: альфа = 3 — не «хайэнд», альфа = 5-7 — неплохо, альфа = 9-10 — для особых гурманов.
Не причисляю себя к особым гурманам, поэтому выбрал режим неплохой, но очень близкий к последним.
Если вы заметили, я ещё данным режимом потерял немного выходной мощности.
Лампа 300В обычно без труда выдаёт 8 ватт при анодной нагрузке 2,5 – 3 кОм.
Хочу заверить, что потеря мощности ввиду увеличения анодной нагрузки, практически не заметна по слуховым ощущениям. Да и на 6 ватт мне вряд ли когда доведётся эту лампу слушать.

Далее: определяем коэффициент трансформации .

Сопротивление моей нагрузки (динамика) Rn = R2 = 8 Ом.
Отсюда n = √ 8 / 5990 = 0,0365, или Ктр = 27,36.

Расчёт целесообразней всего начинать от КПД – коэффициента полезного действия.
Многие именитые могут заявить: «Да плевать нам на этот КПД, подумаешь, потеряем немного выходной мощности, мы в «хайэнде» за мощностью не гоняемся!»
При этом забывают, что КПД зависит напрямую от активных сопротивлений r1 и r2, это во-первых, а во-вторых — от этих же сопротивлений зависит R вых оконечного каскада усилителя.
Чему же равен КПД? (η)

Вычисляем:  КПД =  27,36 * 27,36 * 8 Om / 5990 Om =0,99.
Пусть вас не пугает эта цифра. Она говорит только о том, что мы на правильном пути.
Пугать должна цифра 0,85 или даже 0,8. А мы, от идеального трансформатора перейдём к более реальному и зададимся КПД = 0,95. Можно взять и больше, но габариты такого трансформаторы будут неимоверно увеличиваться в размерах. О чём каждый может потом посчитать…

Леонид Пермяк с «Хаенд – борды» составил и любезно предложил график определения R вых. % выходного сопротивления усилителя от КПД трансформатора и выбранного коэффициента «Альфа».

Тогда, при КПД = 0,95 и «Альфа» = 0,89 R вых = 17% от нагрузки 8 Ом.
R вых = 1,36 Ом. И это очень хорошее значение для нагрузки 8 Ом.
Хочу отметить, что этот результат не точный. Он прикидочный, чего нам ожидать.
После вычисления активных сопротивлений первичной и вторичной обмоток, получим более точный результат выходного сопротивления.
Кд (коэффициент демпфирования) при этом будет = 8 / 1,36 = 5,88.

Для нагрузки 4 Ом, R вых. Должно быть меньше 1 ома.
А как же нам получить эти 1, 36 Ом ??? Для этого вычислим максимально допустимое сопротивлений первичной r1 и вторичной r2 обмоток.

r1 = 0,5 * 5990 * (1 – 0,95) = 149, 75 Ом. Вполне выполнимая задача. И она благодаря высокому выбранному Ra — сопротивлению анодной нагрузки.

r2 = 0,5 * 8 * (1 – 0,95) / 0,95 = 0,21 Ом.

Итак, максимально допустимые активные сопротивления первичной и вторичной обмоток равны 149,75 Ом и 0,21 Ом соответственно. Меньше эти значения могут быть. Это приведёт к улучшению параметров всего ТВЗ. А увеличение этих значений – к ухудшению.

Теперь можно вычислить, какое будет R вых. усилителя.

R вых. = 0,21 + (670 Ом + 149,75 Ом)/ 27,36 ² = 1,17 Ом. Замечательный результат.
Выходное сопротивление уменьшилось, значит увеличится коэффициент демпфирования.
Далее вычисляем минимально необходимую индуктивность первичной обмотки L1 для нижней частоты. Для этого воспользуемся формулой сопротивления эквивалентного генератора для нижней частоты.

r1 – активное сопротивление первичной обмотки;

r2 — активное сопротивление вторичной обмотки;

r’2 = r2 * Ктр² — активное сопротивление вторичной обмотки, приведённое к первичной цепи;
R’2 = R2 * Ктр² – сопротивление нагрузки, приведённое к первичной цепи.
R2 – сопротивление нагрузки (динамика). Вычисляем Rэн.

(Ri + r1) = 670 + 149,75 = 819,75
r’2 = 0,2 * 27,362 = 149,71
R’2 = 8 * 27,362 = 5988,56
(r’2 + R’2) = 6138,27
тогда,
Rэн = 819,75 * 6138,27 / 819,75 + 6138,27 = 723,17 Ом.

Вычисляем минимально необходимую индуктивность первичной обмотки L1.

Приняв Fн=10Гц и спад на этой частоте -3 дБ (выражение под квадратным корнем при спаде – 3 дБ = 1, Мн – коэффициент частотных искажений ), вычисляем минимально допустимую индуктивность первички:

L1 = 723,17 / 6,28 * 10 = 11,52 Гн. Округлю до 12 Гн.

Кто-то может возразить, что уж больно мала получилась индуктивность первичной обмотки. Она должна быть как минимум раза в 3 больше. Но, параллельно первичке (и приведённой к ней нагрузке) у нас прежде всего подключено Ri лампы, равное в данном случае 670 Ом. И оно хорошо демпфирует первичку, от которой теперь уже не требуется большой L1.

Потому-то я и старался применить лампу с маленьким Ri — чтобы не потребовалось большой индуктивности и многих витков первички.
Применённая мной формула Rэн есть выражение для двух параллельно соединённых сопротивлений — Ri и Ra c учётом паразитных активных сопротивлений.

Однако, в этой бочке мёда есть и ложка дёгтя. И выражается она в том, что норма на спад величиной -3 дБ слишком слабая. Дело в том, что если на какой-то НЧ-частоте такой спад, то ощутимый спад начинается где-то на декаду выше этой частоты, т.е., если такая норма заложена на частоте 10 Гц, то начало спада — где-то на 100 Гц.
Вот картинка, только из очень древней книги:

Именно поэтому, для того, что бы получить «полноценную» частоту 40 Гц, многие ГУРУ, рассчитывают ТВЗ для нижней частоты Fн = 5 – 6 Гц.
Не буду пересчитывать на Fн = 5 Гц и продолжу расчёт как задумал. А каждый желающий может это проделать самостоятельно, и посмотреть что из этого вышло.

Продолжение следует.

 

vprl.ru

Об изготовлении выходных трансформаторов для ламповых УМЗЧ

Наблюдается интересная тенденция: чем дальше мы отходим от «ламповой» эпохи, тем больше мифов и тумана создается вокруг выходного трансформатора лампового усилителя. Причем не только в вопросах расчета, но и его изготовления. Производителей понять можно, расхваливание своей продукции — закон рекламы, но и во множестве статей независимых авторов процесс намотки трансформатора смахивает на описание тайного обряда.

Давайте разберемся, насколько это сложно и как много времени на это требуется. Разговор пойдет о выходных трансформаторах для однотактных каскадов, а также о других трансформаторах, где не требуются высокая симметрия полуобмоток и выполнение жестких требований по условиям эксплуатации. Предполагается, что у вас есть достаточного сечения магнитолровод, намоточные провода и хотя бы примитивное приспособление для намотки катушек, снабженное счетчиком витков. Имеется в виду любая конструкция — от электрической или ручной дрели, зажатой в тисках, до согнутой резьбовой шпильки, укрепленной в двух деревянных брусках.

Изготовление катушки — дело кропотливое, но не сложное. Чертеж деталей каркаса сборной катушки из гетинак-са или текстолита с защелками показан на рисунке. На чертеже в позиции 1 — щечки; 2, 3 — пластины. Размеры h, b, у, y1и толщина деталей каркаса связаны с размерами и формой магнитопровода. Лучшим материалом для его изготовления можно считать стеклотекстолит (без фольги) толщиной 1,5…2 мм.

При изготовлении деталей оставляйте припуск на окончательную доводку при сборке. Если попытаться сразу выпилить деталь по размеру, то велика вероятность, что ничего защелкиваться не будет, а катушка развалится. У собранной катушки опилите острые углы надфилем и оберните одним-двумя слоями бумаги толщиной 0,1…0,15 мм. На изготовление катушки потребуется два-три часа.

Технологию изготовления трансформатора галетной конструкции затрагивать вообще не будем, поскольку при относительно малом числе галет она проигрывает классической конструкции с неглубоким секционированием и по коэффициенту заполнения, и по индуктивности рассеяния.
Далее начинается более интересное — намотка. Большинство любителей используют рядовую намотку, т. е. провод мотают виток к витку, и через каждый слой укладывают прокладку. Намотать таким образом без станка с укладчиком 3000-4000 витков тонким проводом — титанический труд. Возникает вопрос: а почему не намотать внавал?

Если отбросить благородное возмущение истинных аудиофилов и обратиться к первоисточникам [1, 2], то выяснится, что с коэффициентом заполнения для тонкого провода (0,15-0,4 мм) не так плохо: Г. Цыкин приводит значения 0,7…0,75, у меня получалось 0,5…0,53, что для единичных экземпляров трансформатора с секционированными обмотками вполне допустимо.
Индуктивность рассеяния практически не зависит от способа и плотности намотки. Собственная емкость обмотки (при намотке внавал) получается на 5…10 % меньше. Основной проблемой представляется пониженная электрическая прочность.

Кстати, высокие значения коэффициента заполнения позволяют сделать трансформатор меньше или в тех же габаритах получить большую индуктивность намагничивания. Это важно, так как для высококачественных устройств следует стремиться реализовать трансформатор с минимальными габаритами при заданной индуктивности первичной обмотки. Чем меньше размеры магнито-провода трансформатора, тем лучше — меньше индуктивность рассеяния при заданном секционировании.
Вернемся к обеспечению электрической прочности. В книгах все написано правильно, но большинство рекомендаций относится к серийному производству трансформаторов и соответствию их определенным стандартам. Выполнить трансформатор в соответствии с ними в домашних условиях нереально: нет ни соответствующих материалов, ни технологий. Поэтому будем исходить из двух критериев: первое — реальные условия эксплуатации, второе — неприемлемое в производстве вполне подходит при самостоятельном изготовлении единичных образцов.

Так какое же напряжение может быть на первичной обмотке трансформатора? Допустим, выходная мощность Р усилителя — 5 Вт (это немало для однотактного каскада на распространенных лампах), приведенное к первичной обмотке сопротивление нагрузки R — 2 кОм, напряжение питания Ua — 300 В и КПД трансформатора КПД- 0,85. Чтобы получить такую мощность, действующее напряжение на первичной обмотке должно быть равно:

Urms= √PR/КПД= 117B.

Соответственно его амплитуда будет равна: U rms= √2 Urms = 166 В.
С учетом напряжения питания максимальное напряжение на первичной обмотке относительно корпуса усилителя будет равно:

Uw — U + Ua — 466 В.

Это и определяет требования к межобмоточной изоляции (как правило, один конец вторичной обмотки заземлен) и изоляционным свойствам каркаса. Кабельной бумаги толщиной 0,12 мм достаточно два слоя, можно использовать конденсаторную бумагу в 4-5 слоев либо комбинацию из слоя сантехнической фторопластовой ленты и слоя писчей бумаги. Стеклотекстолитовый каркас с лихвой обеспечивает необходимую электрическую прочность.

Высококачественные выходные трансформаторы всегда выполняют секционированными, иначе не удается получить приемлемые значения индуктивности рассеяния. В простейшем случае первичную обмотку делят на две части, но лучше — на три, между которыми располагают вторичную обмотку. Возможно и более глубокое секционирование, но при этом значительно снижается коэффициент заполнения окна магнитопровода и возрастает емкость между обмотками. Из-за усложнения намотки глубокое секционирование используется довольно редко.

Остановимся на трех секциях первичной обмотки.

Минимум индуктивности рассеяния достигается при неравномерном разделении числа витков — в крайних секциях их число в два раза меньше, чем в средней. Если пренебречь активным сопротивлением обмотки, то в отсутствие сигнала все витки первичной обмотки эквипотенциальны; при максимальной мощности напряжение на частях обмотки будет пропорционально их индуктивности. Следовательно, максимальное переменное напряжение возникает на средней секции обмотки; его амплитуда равна 83 В. Пробивное напряжение изоляции обмоточного провода диаметром более 0,15 мм (ПЭТВ, ПЭВ, ПВТЛ и др.) — не менее 600 В, а число микродефектов допустимо не более 5-7 на 15 м. Для провода диаметром более 0,35 мм микродефекты вообще недопустимы. Поэтому обмотку можно мотать внавал вообще без всяких прокладок; вероятность появления короткозамкнутых витков очень мала.

Для лучшей укладки витков и повышения надежности трансформатора целесообразно через каждые 300-500 витков обмотки укладывать прокладку из конденсаторной бумаги толщиной 0,022 мм в два слоя (такую бумажную ленту можно добыть из старых бумажных конденсаторов — например, группы КБГ). Поэтому основная задача при намотке трансформатора — исключить западание витков.
Межобмоточная изоляция достигается стандартным способом — прокладку делают шире каркаса на 4-5 мм и по ее краям нарезают насечку. Это можно сделать быстро, свернув прокладку в трубку: ее край по контуру прокусывают острыми кусачками. Так как в этом случае используется более толстая и жесткая изоляция (как из условий электрической прочности, так и для возможности нормальной укладки следующей обмотки), западание витков исключено, если вы достаточно внимательны. Желательно исключить западание витков и при укладке межслоевой изоляции. Тут возникают сложности. Так как поверхность обмотки имеет неровности, то даже при наличии насечки на краях прокладки исключить западания витков не удается — провод ее стягивает. Решается этот вопрос следующим образом. На края прокладки накладывается бандаж из узкой полоски тонкой липкой бумаги (можно использовать «малярную ленту») с насечкой по краю, она удерживает прокладку от сползания (или закрывает витки, с которых прокладка уже сползла).

Итак, порядок намотки трансформатора следующий — секции первичной обмотки наматывают внавал с межслоевыми прокладками через каждые 300- 500 витков, секции вторичной обмотки — виток к витку без прокладок (при диаметре провода более 0,6 мм этот процесс сложности не вызывает). Напоминаю еще раз, что межобмоточная изоляция должна быть достаточно жесткой — витки вторичной обмотки должны ложиться ровно. При намотке секций первичной обмотки следует обеспечивать достаточное натяжение провода и стараться, чтобы поверхность обмотки была как можно ровнее. Кстати, при намотке желательно не касаться провода руками, а удерживать его кусочком тонкого фетра или мягкой замши. Намотка ведется от края до края катушки. Выводы обмоток выполняются непосредственно обмоточным проводом с надетой на него фторопластовой трубкой (тонкая трубка прекрасно тянется; растягивая миллиметровую трубочку, можно получить трубку меньшего диаметра). Если провод слишком тонкий, то для повышения механической прочности вывода провод складывают в три-четыре раза и плотно свивают. Эта косичка используется как вывод обмотки, естественно, ее начало должно быть изолировано и надежно закреплено на обмотке. Выводы из цветных проводов, конечно, красивее, но такой вариант практичнее. Конечная изоляция обмоток выполняется из двух слоев кабельной бумаги (можно и писчей).

Коэффициент заполнения окна маг-нитопровода при двух секциях первичной обмотки находится около 0,45, при трех секциях первичной обмотки — около 0,4. Это усредненные данные по результатам намотки нескольких десятков трансформаторов разной мощности.
Управиться с такой работой, в зависимости от имеющегося опыта, вполне можно за пару вечеров.
Для чего пропитывают катушку трансформатора? Основная цель — повышение электрической прочности при неблагоприятных внешних условиях, также пропитка улучшает отвод тепла из внутренних слоев катушки и повышает ее механическую прочность. Конечно, есть и обратная сторона медали, любая пропитка увеличивает собственную емкость трансформатора.
В 99,9 % случаев любительский усилитель стоит на почетном месте в комнате при практически нормальных условиях. Тепловая нагрузка на выходной трансформатор высококачественного усилителя тоже не велика. Во-первых, проектируются такие трансформаторы по несколько иным критериям, чем сетевые, во-вторых, при прослушивании музыки, даже если усилитель имеет значительную выходную мощность, средняя мощность на выходе составляет всего несколько ватт. Поэтому я не советую использовать какую-либо пропитку и тем самым ухудшать, даже незначительно, электрические параметры трансформатора. Конечно, если вы намерены слушать музыку в условиях тропического климата, планируете установить усилитель в автомобиле или предложить его рок-группе, тогда надо задуматься над пропиточным составом и способом пропитки.
Другое дело — магнитопровод трансформатора. В любительской практике часто используют витые магнитопроводы от серийных трансформаторов, которые гри разборке имеют тенденцию расслаиваться. Это не опасно, но отслоившиеся пластинки будут создавать призвуки. По возможности, их следует подклеить, но это мало что даст. Эффективный способ утихомирить трансформатор (клеить все равно надо) — перед окончательной сборкой окунуть подковы магнитопро-вода в масляный лак. Шихтованный магнитопровод тоже целесообразно прокрасить лаком.

При окончательной сборке трансформатора таким же лаком промазывают и формирующую немагнитный зазор прокладку (для ШЛ и ПЛ их соответственно три и две), толщина которой задана при расчете. Ее можно изготовить из тонкого листа электрокартона, текстолита, гети-накса или иного жесткого термостойкого материала. Очень важно обеспечить фиксацию зазора в магнитолроводе надежной стяжкой: стабильность зазора способствует минимизации нелинейных искажений самого трансформатора на низких частотах.
Изготовленный таким образом трансформатор будет иметь электрические параметры не хуже, а возможно, и лучше, чем изготовленный в заводском цехе. В условиях, близких к нормальным, такие трансформаторы работают безотказно.

Итак, сложность самостоятельного изготовления выходного трансформатора сильно преувеличена. Основные хлопоты связаны с поиском магнитопровода, намоточных проводов и сопутствуюших материалов, а не с намоткой. Залогом хороших результатов является обычная аккуратность и внимательность. Даже не имея опыта, вполне реально за неделю изготовить комплект выходных трансформаторов для стереоусилителя. Конечно, не все может получиться сразу, но под лежачий камень вода не течет, поэтому смело беритесь за работу и собирайте свой лучший ламповый усилитель.
Замечу, что теперь появилось много современных изоляционных материалов, так что применять бумагу совсем не обязательно. Использование полиэти-лентерефталатной, лавсановой пленки, армированного фторопласта, стеклоткани приветствуется; применяйте, что легче достать.
У мощных усилителей возможно появление значительного перепада напряжения на выходном трансформаторе при резком сбросе нагрузки. Если при сравнительных прослушиваниях аппаратуры вы предпочитаете делать коммутацию нагрузки на ходу, то не стоит увеличивать электрическую прочность трансформатора, проще зашунтировать его первичную обмотку подходящим варистором или разрядником на 1 кВ.

Естественно, качество трансформ тора зависит и от применяемого магнитопровода, но не следует возводить это в абсолют. В трансформаторах питания бытовой аппаратуры наиболее часто использовалась электротехническая сталь 3411. Она уступает по своим магнитным свойствам современным сталям (производители часто используют сталь 3408), но эти отличия не настолько велики, чтобы их нельзя было частично компенсировать на этапе проектирования трансформатора. На витом магни-топроводе от сетевого трансформатора можно изготовить отличный выходной трансформатор. И вообще, наблюдается любопытный парадокс. Многие производители предлагают высококачественные выходные трансформаторы, но ограничиваются приведением только их основных параметров — чистый «кот в мешке». А трансформаторы с магнито-проводами из стали 3408 и аморфного сплава — «две большие разницы»!

soundbass.org.ua