Не совсем обычный взгляд на блок питания лампового усилителя

Posted in Блоки питания on June 25th, 2016 by sergei – Be the first to comment

О предмете статьи. Здесь пойдет речь о классических схемах БП, на основе 50 Гц трансформаторов.  Импульсные БП пока оставим в стороне. И в основном будем обсуждать питание выходных каскадов усилителей мощности.

Казалось бы, чем таким особенным отличаются блоки питания для ламповых усилителей ?  Конечно, что первым приходит на ум, это наличие высокого напряжения, что в случае полупроводниковых усилителей не встречается. Но, оказывается, что у ламповых БП есть еще одна особенность, о которой обычно почему-то в литературе не упоминается.  Она связана с тем, что лампа в силу особенностей конструкции пропускает ток только в одном направлении – от катода к аноду. То есть, если полупроводники бывают n-  или p- типов с электронной или  дырочной проводимостью, то  электроны в вакуумной лампе могут двигаться только в одном направлении.

Давайте сначала посмотрим, как обычно устроены БП полупроводниковых усилителей.  В подавляющем большинстве случаев – это  симметричный диодный мост нагруженный на батарею конденсаторов, что-то типа этого:

tranzistornji-usilitelj1

Поставщиком энергии в этом случается является вторичная обмотка сетевого трансформатора.  Но давайте посмотрим, а как “видит” нагрузка ( то есть выходной каскад усилителя )  вторичную обмотку этого сетевого трансформатора ?   Во-первых, ни один полюс питания не связан напрямую с обмоткой. Во-вторых, если само собой, не учитывать различие в поляности подключения, узел питания симметричен – то есть, на пути электронов от вторичной обмотки трансформатора в каждом плече питания ( и в плюсовом и в минусовом ) поставлено одинаковое количество элементов – диодов и конденсаторов. В комбинации с применением в выходном каскаде полупроводникового усилителя транзисторов разной проводимости, мы получаем почти идеальную симметричность в следовании электронного потока от одного полюса БП  через выходной каскад усилителя к другому полюсу.

А теперь давайте посмотрим, а как чаще всего устроены БП ламповых усилителей ? Наиболее распостранена так называемая классическая двухполупериодная кенотронная схема

kenotron

Ее особенностью является то, что она несимметрична. Все вентильные и фильтрующие устройства размещены в анодной ветке питания, а общий, минусовой провод соединен непосредственно с катодами ламп. Получается своего рода “пробка” в  цепи анода всех ламп – электроны, свободно и  эмиттрированные катодом от обмотки трансформатора, проходят через электронную лампу, и уже только тут настигают дроссель и катод самого выпрямительного устройства –  кенотрона. Понятно, что скорость движения электронов по проводам достаточно высока, чтобы такая схема в общем была бы работоспособной. Но вот в нюансах, которые весьма и весьма важно не упускать из виду при построении ламповых усилителей звука,  такая топология выпрямителя логичной уже не выглядит. Лишенная симметрии, она содержит выпрямительный элемент там, где его быть не должно – именно с анода электронный заряд должен стекать к источнику ( вторичной обмотке трансформатора ) беспрепятственно. В подтверждение моих слов упомяну, что не мной замечено, что ламповый удвоитель напряжения

d183d0b4d0b2d0bed0b5d0bdd0b8d0b51

часто  выглядит предпочтительнее классической кенотронной схемы – мне так кажется, что именно из-за более равномерного распределения выпрямительных элементов на пути движения электронов.

Вслед за классической кенотронной схемой питания, в ламповых усилителя часто используют и диодный мостовой выпрямитель. Но по какой-то непонятной традиции последующие фильтрующие элементы ( дроссели, электронные дроссели и т.п. узлы развязки ) ставятся именно в анодную цепь.

На что я намекаю ? А на то, что учитывая конструктивные особенности электронных ламп, их несимметричность и  необходимость обеспечить эффективный отток электронов с анода, было бы логичнее выпрямительные и фильтрующие  элементы ставить в отрицательный полюс БП.  Казалось бы – а конденсатор большой емкости следующий в конце БП ( к нему уже подключаются аноды ламп )  – разве он не обеспечивает отток электронов ? До определенного момента – да. Но когда мы вспомним про неидеальность электролитических конденсаторов и наличие у них паразитной индуктивности, то окажется, что электролит большой емкости в БП   – ничего по сути изменить не может – между ним и источником энергии ( “поглотителем” электронов –  вторичной обмоткой трасформатора ) стоит очень вредная “пробка” из дросселя и кенотрона, сильно замедляющие отток электонов и тем самым вносящие пусть даже незначительные, но негативно вляющие на работу электронной лампы искажения.

Чтобы проверить на практике как это работает, я сделал такой вот БП.

psu_negativ1

Трансформатор Tr2 -Это тор для питания галогенок мощностью 100 Вт у которого перемотана вторичка – две обмотки по 5 вольт размещены в разных половинках тора и тем самым изолированы друг от друга – между ними переменное напряжение достигает 1000 вольт.  Конденсатор С1 – МБГП-1, С2 – полипропиленовый MKP для запуска двигателей. Если сглаживание пульсаций не покажется достаточным, то можно после дросселя поставить и электролит.

У этого рода топологии есть еще одно преимущество – к положительному полюсу питания можно подключать любую дополнительную нагрузку без каких либо развязывающих фильтров, например второй канал усилителя.  Выглядит, что особенно полезна будет такая схематика БП для питания экранной сетки тетродов и пентодов.

Уже сейчас я его послушал с новой схемой  каскода на прямонакалах.  Обнадеживает !  Но подробнее результатах его испытания я сообщу позднее, потому что предмет все-таки требует более детального изучения. А сейчас только хотел поделиться как мне кажется перспективной идеей для тех, кто любит качественный звук.

img_7277_7

Может показаться, что разницы нет куда поставить выпрямитель и поставив его в отрицательный источник питания мы перенесли  проблему неидеальности БП  из одного места в другое.   На самом деле это не совсем так.  Попробуйте.

__________________________________________________________________________________________

О пропитке выходных трансформаторов

Posted in Выходные трансформаторы on March 3rd, 2016 by sergei – Be the first to comment

В процессе работы на проектом своего нового усилителя “BlackBird” http://klimanski.com/?p=4263 – или “Черный Дрозд” если по-русски, у меня возникла необходимость зафиксировать витки намотанного мной выходного трансформатора. Почему возникла такая необходимость ? Дело в том, что в звучании усилителя с непропитанным выходным трансформатором при повышенных уровнях громкости я слышал посторонние призвуки, как бы резонансы на определенных частотах,  причем эти призвуки иногда появлялись, иногда – нет.

Изучение  имеющейся   в интернете  информации по теме пропитки выходных трансформаторов не дало однозначного ответа на этот вопрос – большинство авторов сходится во мнении, что пропитка не нужна и даже вредна, другие говорят, что легкая пропитка полезна.

С точки зрения логики любая пропитка, даже легкая, должна казалось бы приводить к увеличению емкости обмоток, и, следовательно, к ухудшению частотой характеристики выходного трансформатора на высоких частотах.   Однако наличие противоположных мнений все же  подтолкнуло меня к попытке изучить этот вопрос более внимательно и  попробовать это сделать практически.

Какие пропиточные материалы можно использовать для этой цели ?  Чаще всего упоминается парафин или церезин, также встречаются советы пропитывать смолой, шеллаком, воском, канифолью. Для того, чтобы определиться с выбором, нужно подумать – а какие параметры пропиточного материала являются наиболее ценными  ?  Наверно  наиболее важными характеристиками являются механическая  прочность – витки в постоянном магнитном и переменном электрическом поле испытывают очень высокие механические нагрузки, а также термостойкость – пусть трансформаторы выходные не нагреваются так сильно как сетевые, но тем не менее в жаркий летний день они могут вполне нагреться от самого шасси до 50 – 70 градусов. По этой причине парафин, церезин и смола с канифолью отпадают – эти материалы уже при нормальной температуре уже довольно мягкие, а уж при нагреве они вовсе могут расплавиться.

Что остается ? На мой взгляд, остаются только специальные для пропитки трансформаторов предназначенные лаки, которые имеют высокую механическую прочность и термостойкость.  Кроме того, высокая механическая прочность дает возможность свести к минимуму количество требуемого для пропитки материала, что очень ценно с точки зрения избежания увеличения паразитной емкости обмоток. В общем, по совету более опытных товарищей с форума дийаудио ( за что им огромное спасибо ! ), я остановился на лаке МЛ-92. Это лак на основе меламино-алкидной смолы, которая требует сушки при повышенной температуре, что само по себе хотя и вносит некоторую сложность в процесс пропитки, тем не менее очень полезно с точки зрения удаления остаточной влаги из материалов обмоток трансформатора. А это очень хорошо, потому что вода – это вещество с высоким значением диэлектрической проницаемости – 81, то есть влага попавшая между обкладками в 81 раз увеличивает емкость получившегося конденсатора, заодно сильно снижая его прочность на пробой. В общем, от воды в трансформаторе, также как и вообще в электронике – одни проблемы и от нее нужно избавляться всеми доступными способами.

Для того, чтобы снизить по возможности количество остаточного лака в обмотках, то есть не пропитывать их на все 100%, исходный лак нужно разбавить.   Для начала я выбрал разбавление 1 к 3.

Вот характеристики лака МЛ-92

По своим характеристикам лак МЛ-92 является материалом, который выдерживает высокие электрические напряжения, ток, поверхностные разряды, электрическую дугу. Этот лак принадлежит к классу нагревостойкости В, что соответствует температуре 130°С.

Структура лака представляет собой однородное вещество, в котором отсутствуют механические включения. Изделия, которые покрываются таким лаком, можно эксплуатировать на территориях с умеренным и тропическим климатом. Используется лак в помещениях или под навесом. Также МЛ-92 можно использовать в помещениях или объемах, в которых колебания влажности и температуры воздуха несущественно отличаются от колебаний на улице, а также в которых есть достаточно свободный доступ к открытому воздуху. Применять лак можно в температурных условиях от -60 до +120°С.

Для того, чтобы работать с лаком, его нужно разбавить, для чего используется толуол, ксилол или смесь какого-то из этих растворителей с уайт-спиртом. Наносить лак можно окунанием или наливом. На алюминиевые сплавы допускается нанесение лака без предварительного нанесения грунтовки.

Внешний вид МЛ-92

Поверхность, на которую на которую правильно нанесен лак, после высыхания становится гладкой, однородной. Цвет – коричневый разной насыщенности.

Нанесение материала

Наносить лак можно двумя способами: наливом и окунанием.  Количество слоев зависит от специфики работ. Слои должны быть равномерными, без потеков.

Расход МЛ-92

Расход лака на 1 слой составляет от 40 до 50 гм/2. Каждый слой покрытия лаком МЛ-92 составляет в среднем 20-30 мкм.

Сушка

Каждый нанесенный слой лака нужно правильно просушить. Для начала обработанную поверхность необходимо выдержать 15-20 минут при температуре 18-22°С. После этого можно начинать горячую сушку. Ее осуществляют при высоких температурах (105-110°С) на протяжении одного часа.
Если лак наносится толстым слоем, то его нужно сушить при температуре около 120°С не менее 16 часов.

Технические характеристики МЛ-92

Условная вязкость МЛ-92 (вискозиметр типа ВЗ-246, диаметр сопла 4мм) в условиях температуры 20 градусов, плюс-минус полградуса 25 – 50
Массовая доля в процентах нелетучих веществ 10
Время высыхания (в условиях температуры 105-110 градусов Цельсия) до степени 3, ч, не более 1
Просыхание лака при нанесении толстым слоем (в условиях температуры 115-120 градусов), ч, не более 16
Термоэластичность пленки после высыхания лака в условиях температуры 148-152 градусов, ч, не менее 48
Твердость покрытия в условиях температуры 18-22 градусы по разным маятниковым приборам, не менее
тип ТМЛ (маятник А), отн. ед. 0,15
тип М-3, усл. ед. 0,40
Минимальная маслостойкость пленки, Н 78
Минимальная электрическая прочность покрытия при разных температурах, МВ/м
температура 18-22 градусов 70
температура 128-132 градусов 40
температура 18-22 градусов, после действия воды в течение суток 30
Удельное объемное электрическое сопротивление покрытия при разных температурах, ОМ/м, не менее
Температура 18-22°С 1012
Температура 128-132°С 109
В течение суток после действия воды, температура 18-22°С 5*1010

В качества разбавителя я выбрал, как этого требует спецификация,  уайт спирит и ксилол. Взяв 0.5 литра лака, 0.5 литра уайт-спирита и 1 л ксилола, у меня получилось 2 литра смеси, которой достаточно, чтобы пропитать мой довольной большой выходной трансформатор из железа EI-137, сечением 12.4 квадратных сантиметров.

d181d0bcd0b5d181d18c

В качестве ванны взял 5-л бутылку от питьевой воды и отрезал ей верх. Кстати, не выбрасывайте отрезанную верхнюю часть – тем более, если у нее горлышко Уже, чем у бутылки для хранения готовой смеси ( справа ) – из этой верхней части получается отличная воронка для переливок.

Теперь как все было. Сначала трансформатор заливаем приготовленной смесью  лака 1 к 3, причем так, чтобы лак полностью покрывал весь трансформатор и ставим на 10 минут в эксикатор под вакуум. Для создания вакуума использовался обычный роторный насос, который должен давать разрежение не хуже 1/10 атмосферного давления.

img_7199_2

img_7200_2

img_7201_2

Потом снимаем вакуум, сливаем лак обратно в емкость, а трансформатор ставим снова в эксикатор, желательно подставив что-то типа тарелки ( чтобы стекающий лак не испачкал эксикатор ) и  включаем вакуум на 10 – 15 минут для предварительной сушки – и за это время из трансформатора стекают остатки лака. Желательно, чтобы трансформатор лежал так, чтобы слои намотки были вертикальны – тогда лак стекает полнее.

img_7202_21

После предварительной сушки нужно трансформатор нагреть до 100 – 120 градусов  под вакуумом. Указанная температура нужна для высыхания лака МЛ-92,  а вакуум – для ускорения сушки, потому что для удаления остатков растворителя ( ксилола и ауйт-спирита )  иначе нужна намного более высокая, чем 100 градусов температура – ксилол при нормальном давлении кипит при 150 градусах, а уайт-спирит выкипает в интервале температур 150 – 200 градусов.

Для нагрева трансформатора  я использовал его первичную обмотку как нагревательный элемент. И конечно тут нужен постоянный ток.   Удобнее если есть ЛАТР, от него – на диодный выпрямитель, и от него – уже на первичку трансформатора.   Чтобы провести провода внутрь эксикатора,  я взял две полоски медной фольги толщиной 0.05 мм. Чтобы эксикатор не потерял герметичности, зазор между крышкой и корпусом нужно обильно смазать вакуумной замазкой, состоящей из сплавленной 1 к 1 смеси вазелина и каучука.    Лучше сушку вести в два этапа – сначала подать примерно 50 % от нужного напряжения, а через 10 – 15 минут, когда трансформатор прогреется, подавать рабочее напряжение еще примерно часа полтора – два – при этом нужно постоянно следить за температурой обмотки постепенно снижая напряжение.

img_7206_2

Как рассчитать необходимое для нагрева обмотки напряжение ? Для этого  сначала нужно замерить омическое сопротивление катушки при комнатной температуре. Зная коэффициент зависимости сопротивления меди от температуры 0.004 Ом на 1 градус, можем рассчитать, что от нагрева обмотки на 100 градусов, ее начальное сопротивление R изменится на R * ( 0.004 * 100 ) = 0.4*R Ом. Удобнее всего, если у вас есть амперметр на 1 ампер ( или миливольтметр с шунтом, как у меня на фото ) и обычный тестер для замера напряжения – тогда в процессе нагрева по их показаниям вы сможете вычислить сопротивление первички трансформатора и сравнить с тем значением R которое мы уже вычислили заранее.

В общем,  примерно через два часа прогрева под вакуумом испарение растворителей заканчивается – эксикатор покрывается изнутри потеками конденсата растворителей и на дне образуется лужа. Нужно следить за тем, чтобы конденсат, который образуется также и в вакуумной трубке не попал в вакуумный насос. Отключаем электрический нагрев, сбрасываем вакуум, открываем крышку и вытаскиваем трансформатор.  Осторожно, он горячий ! После этого, желательно побыстрее, чтобы трансформатор не успел сильно остыть, очищаем бумажными салфетками эксикатор ( бумажными полотенцами или туалетной бумагой )  от остатков растворителя, просто протирая его внутреннюю поверхность,  включая поверхность крышки,   желательно насухо.   Помним об огнеопасности растворителей ! После этого снова кладем горячий трансформатор в эксикатор, на этот раз уже без проводов, нагрев не понадобится, и снова включаем вакуум на 10 минут – это нужно для окончательного удаления остатков растворителя из обмоток и со стенок эксикатора. После этого кран подачи вакуума наверху эксикатора закрываем, насос отключаем и даем нашему трансформатору остыть под вакуумом естественным образом. Я делал пропитку вечером, и просто оставил его в эксикаторе до утра.

Итого, вся процедура занимает около 3 часов + охлаждение. Утром включаем трансформатор в усилитель и после “прогрева” трансформатора хорошей музыкой в течение 1 – 2 часов –  наслаждемся его чистым пением и упругим басом.

Всего доброго, успехов !

img_7197_gotovo

P.S.     1.  Об изменениях физических параметров трансформатора. Удивительно, но после пропитки межобмоточная емкость конкретного экземпляра трансформатора не увеличилась, а даже немного стала меньше – до пропитки 1.76 нФ, после – 1.64 нФ. Скорее всего это произошло из-за вакуумирования водяных паров из изоляционных материалов.  АЧХ  усилителя с пропитанным трансформатором практически не изменилась.

2. Помните о том, что все используемые для разведения лака растворители, как, впрочем и сам лак – огнеопасны, поэтому во время работы нельзя курить или пользоваться открытым огнем.   Также,  растворители не очень приятно пахнут и длительное их вдыхание не очень полезно для здоровья, поэтому всю работу желательно делать на свежем воздухе или под тягой.

/

*****************************************************************************************************


Мои конструкции ламповых усилителей

Posted in Ламповый усилитель Tube amplifier, однотакт SE, Предусилитель Preamps, пушпулл PP on February 17th, 2016 by sergei – Be the first to comment

Почему-то захотелось свести в одну статью все сделанные мной за последние 8 лет ламповые усилители, причем сюда попали только законченные конструкции – недоделанные шасси и макеты не в счет.   Первыми идут свежие работы, под картинками URL публикации с описанием конструкции.

Некоторые конструкции хотя просуществовали некторое время, тем не менее впоследствии были разобраны. Такова, например судьба моего первого усилителя, он был на 6С33С ( там были еще 6Г7 и 6Н8С ), к сожалению от него не осталось даже фото. Также не осталось картинки моего усилителя на ГУ-50, и пока нет фото двухтакта на 1П33С.  Так что в сумме получается 19 аппаратов за 10 лет, и из них только три двухтакта. Как видите звук однотактов мне нравится больше :-)).

Хочу поблагодарить всех, кто мне помогал – форумчан diyaudio.ru ( а я там кажется с 2012 года ), а также тех, кто помогал не столько советом и делом,  а просто вдохновлял идти дальше – даже тогда, когда было трудно и ничего не получалось – таким человеком для меня все эти годы была и продолжает быть моя жена Людмила.

.

.

*******************************************************************************************************

Однотактный каскодный 6Э5П – 4П1Л ( 45 )

Posted in Ламповый усилитель Tube amplifier, однотакт SE on January 7th, 2016 by sergei – 3 Comments

Собратья по форуму www.diyaudio.ru сподвигли меня изготовить народный вариант моего каскода http://klimanski.com/?p=4147 , чтобы в схеме не было дорогостоящих и дефицитных деталей,  хотя усилитель из приведенной ссылки на мой взгляд уже достаточно прост чтобы его мог сделать каждый кто умеет держать в руках паяльник.  Этот усилитель  обладает очень хорошим звучанием – его и сейчас держу у себя дома и слушаю почти каждый вечер,  непереставая удивляться красотой музыкальных образов. Но всегда хочется что-то улучшить поэтому снова взялся за работу.

Что поставить на второй этаж ? Из советских высоколинейных ламп мне вспомнилась 4П1Л – ее еще относительно несложно найти, и из такого каскода можно получить до 4 ватт выходной мощности – что для народного варианта вполне достаточно. То, что на втором этаже должна быть лампа с высокой линейностью – это я уже понял в предварительных экспериментах. Не стОит пробовать 6П3С, 6П6С, 6П14П и прочие выходные лампы косвенного накала – вторая гармоника получится просто огромная.

Из кандидатов на второй этаж дабы сделать усилитель двухламповым без предварительного каскада остались только лампы с высокой крутизной и низким внутренним сопротивлением  6Э5П и 6Э6П.   6Э6П в предварительных опытах пришлось исключить по причине плохого тембрального баланса – она чрезмерно подчеркивает середину и верха – то есть дают подъем там,   где как правило и так уже имеется максимум отдачи широкополосных громкоговорителей.

Чтобы самому не делать и заказывать корпус, в качестве “донора” решил заказать  на е-Вае готовый  кит.  Вот он выглядит так ( фото с е-Вая )

s-l500

На всякий случай  схема оригинального изделия

china_6p3s_6n1p

Пришлось только заменить панельки по 4П1Л ( вместо 6П3С ) и просверлить дополнительное отверстие для 6Э5П – ведь нужно две лампы.   Пока накал 4П1Л питается от отдельных аккумуляторов,  хотя планирую сделать отдельный БП 2х2.5 Вольта.

Теперь схема – топология – моя ” классическая” – каскод с пентодом внизу и прямонакальной лампе на втором этаже. Пригодились почти все детали из китайского комплекта, добавил только по паре транзисторов КТ854А и стабилитронов на 180 Вольт.

cascode_4d0bf1d0bb_6d18d5d0bf_china2

И блок питания – он сделан тоже с частичным использованием тех же деталей – анодная обмотка два по 300 В включена таким образом, что получается два питания – 600 Вольт для питания анодных цепей и 360 Вольт для питания сеток – первой сетки 4П1Л и второй сетки 6Э5П. Сетевой трансформатор, дроссель, кенотрон использованы те же что и в ките.

psu_6e5p_4p1l

В покое ток анода получается около 40 мА, ток второй сетки 6Э5П – 8 мА, ток через КТ854А – 8 мА.

Схема выдает около 3.5 Ватта выходной мощности если Кг 5% и 4 ватта если 10 %.  До трех ватт доминирует вторая гармоника и остальные образуют ниспадающий гармонический ряд, далее доминирует третья.   АЧХ усилителя при 1 Вт на выходе на 8 Ом активной нагрузки.

d0b0d187d185

А раз я купил два набора, второй собрал для сравнения по китайской схеме на 6П3С, только заменив совсем уж отстойно звучащую  6Н1П на ЕСС85.  Результат сравнения оригинала и каскода по звуку – ну никаго сравнения ! Оригинал проигрывает по тональному балансу ( верха просто смазаны  ) и по яркости образов, и по воспроизведению баса.  Как пример – это “Жарптица” Стравинского  –  у каскода удары литавров и барабана в конце произведения настолько натуральны, что такое ощущение, что ты находишься в зале. Тоже могу сказать и про “тарелочки” – они очень естественны  у каскода.   Если на тяжелах жанрах заметна только некоторая “серость” и невыразительность оригинала, то классике и джазе, особенно на вокале –  каскод вне всякой конкуренции !   А главное достоинство каскода – это, как всегда я уже отмечал – это непревзойденная “музыкальность”  – объемность образов даже в моно, четкое разделение музыкальных инструментов и натуральная подача эмоциональной части прослушиваемого материала.  Акустикой служил щит на 4А32 + Висатон AL130.  Источник – СД плейер Филипс  + мой самодельный ЦАП.  Еще раз хочу посетовать – что с каждой новой ступенькой повышения качества усилителей мне приходить все сокращать и сокращать свою коллекцию СД-дисков – большая их часть записана просто ужасно. На этом фоне снова приятно удивили тест-диски от Профетмастера.

Вот как выглядит мой маленький,  пока еще не до конца доделанный “герой” ( пока нет разъемов для питания накала 4П1Л и нет регулятора баланса )

 

img_7176

Дополнено 29 Ноября 2015 года.

К сожалению, надо признать, что 4П1Л здесь была перегружена. Хотя это очень хорошая лампа, но в данном варианте ей трудно справиться с задачей. Анодное напряжение снизить нет возможности, снижение тока анода приведет к падению и так уже небольшой мощности.

Поэтому я попробовал ее заменить.   Хороша на ее месте была старая добрая 71А, но она как и 4П1Л слабовата по мощности. А вот 45-я лампочка подошла как нельзя лучше. Заменил панельку и немного переделал схему.  БП тот же.

d0bad0b0d181d0bad0bed0b4_6d18d5d0bf_45

Как видно, из цепи питания второй сетки параллельный стаб на КТ854А удален. По двум причинам. Первая – параллельный стаб неслабо подгружал БП и из-за этого сильно грелся сетевой трансформатор. Вторая причина – соединения отрицательного вывода стабилизатора на катод создавало ООС, которая хотя и снижала уровень второй гармоники, однако это приводило к выпиранию третьей, что звука в общем не украшает.

АЧХ усилителя получилась неплохая – от 25 Гц до 38 КГц по уровню -3дБ, а если считать по уровню -5дБ, то верхняя граница простирается аж до 75 КГц !   Для усилителя собранного из дешевых китайских деталей – очень даже неплохо ! Максимальная мощность 3 Ватта при Кг 10 %, Гармоники образуют ниспадающий ряд.

achh_1w

fft_spectra_3w

Воспроизведение баса  – очень уверенное, вот картинка сигнала 10 Гц – никаких заметных искажений:

10_hz_1w

Накал 45 лампочки запитал от двух 4 АЧ 12 В аккумуляторов, через небольшой степ-даун блок.

d0b0d0bad0bad183d0bcd183d0bbd18fd182d0bed180

step_down_pcb

Аккумулятора хватает на один день работы усилителя.  Установленное напряжение блоки держат очень стабильно, ток покоя без нагрузки очень маленький – всего 3 мА.  Помех никаких, но на всякий случай на выводы катодов 45 поставил 100 мкф блокирующий электролит.

Около сетевого трансформатора установлены два реле на 2.5 вольта срабатывания,  нормально разомкнутые контакты которых соединены последовательно с сетевым выключаталем и предотвращают подачу сетевого напряжения на усилитель в случае отстуствия накального напряжения хотябы на одной из  45-х ламп.

В результате прослушивания – характер пения усилителя в сравнении с вариантом на 4П1Л стал даже лучше, особенно на классике, джазе и других легких жанрах.  Звучание очень комфортное,  гармоничное и натуральное – усилителя как бы вообще нет.   С хардроком и всем что потяжелее немного менее уверенно, но в общем тоже неплохо, особенно удивил мощный бас, которого от такого малютки и ожидать даже не приходилось.  Прослушивание было со щитом 2А12 + Висатон AL130 с последовательным фильтром настроенным на частоту раздела 700 Гц.  Прослушиваемый материал – СД диски – сонаты И.С. Баха для флейты (  Maxence Larrieu, Rafael Puyana,  Philips 1994 ) и  Pink Floyd Division Bell ( оригинал и ремэйк ).

В заключение – фото законченного усилителя с БП накала.  Проект закончен,  “Герой” ( так я назвал этот усилитель ) подарен моему другу Игорю – ему большое спасибо за участие в проекте.

d0b3d0b5d180d0bed0b9

______________________________________________________________________________________

О слуховом восприятии человека

Posted in Акустика Acoustics, Прочее Uncategorized on November 24th, 2015 by sergei – 5 Comments

Мы нечасто  задумываемся над вопросом – а как мы слышим или воспринимаем звуки ? Ответ на этот вопрос вроде бы очевидный – что такое звук мы знаем, а слышим ухом. Но если углубиться в тему, то окажется можно найти много для всех нас неожиданного. Другой вопрос – для чего это  нужно – углубление в вопросы восприятия человеком звука ? Лично для меня, который уже построил немало усилителей звука и собираюсь построить еще и еще, этот вопрос весьма интересен, и я думаю он будет интересен также и для многих читателей моего блога, которые занимаются аудиотехникой.

Наука, которая занимается изучением вопроса восприятия звука человеком называется психоакустика. Это молодая наука, она появилась сравнительно недавно, и поэтому мы о ней так мало знаем – часто приходится сталкиваться с тем, что многие даже очень именитые а аудиотехнике люди не знают о б этой науке ничего. Но согласитесь, создавать приборы для обработки и усиления звука, где главным потребителем и судьей является наше ухо – и не учитывать особенностей слухового восприятия –  мягко говоря – не совсем корректно.  И некорректно это именно с научной точки зрения.

Из доступной литературы на эту тему считаю очень информативной познавательной  книгу И.А.Алдошиной “Основы психоакустики”.

http://www.keklab.ru/buf/ai/psychoacoustics.pdf

Приведу цитату из этой книги:

“…..В конце 20 века именно психоакустика вышла на первый план. ……   В настоящее время достигнут принципиальный прогресс в том, как надо делать аппаратуру записи, передачи и воспроизведения звука. Однако конечным судьей этого процесса остается слуховая система, а принципы распознавания ею слухового образа еще до конца не изучены. Именно поэтому на эту науку сейчас обращены основное внимание и средства……”

и далее:

“…..Основные задачи психоакустики – понять, как слуховая система расшифровывает звуковой образ, установить основные соответствия между физическими стимулами и слуховыми ощущениями, и выявить, какие именно параметры звукового сигнала являются наиболее значимыми для передачи семантической (смысловой) и  эстетической (эмоциональной) информации. Это принципиально важно как для дальнейшего развития аудиотехники, так и для музыкального искусства в целом (исполнительского творчества, совершенствования музыкальных инструментов, развития компьютерного музыкального синтеза и т.д.) и особенно для звукорежиссеров, поскольку понимание процессов формирования субъективного “слухового пространства” является необходимой базой их творчества….”

Известно, что любой источник звука характеризуется некоторыми физическими параметрами, как интенсивность, частота, фаза и пр.   Однако наше ухо воспринимает, например, громкость и частоту пропорционально логарифму исходной физической величины – то есть нелинейно. Об этой особенности восприятия звука знают почти все. Но о нелинейности нашего уха в отношении других параметров звука уже известно далеко не всем, и об этом я бы хотел поговорить подробнее.

Как наше ухо определяет тон ? Для этого полезно посмотреть, как наше ухо устроено.

d183d185d0be

Уже поверхностного взгляда на картинку достаточно, чтобы понять, что ухо имеет очень сложное устройство. И самым на мой взгляд интересным является особенность уха определять высоту тона ( частоту как физический параметр ). Начнем с того, что чувствительность уха к разным частотам далеко неодинакова, то есть амплитудно-частотная характеристика уха неравномерна, причем эта неравномерность неодинакова на  различных уровнях громкости – чем тише звук, тем относительно хуже мы слышим низкочастоный тон. Ниже приведены кривые равной громкостия для звуков различных частот

krivye_ravnoi_gromkosti

и чувствительность уха максимальна при 2 – 3 КГц.

И теперь самое интересное – как ухо определяет ( различает)  звук по тональности – то есть по частоте ? Существует несколько теорий, однако все они сходятся в одном – процесс восприятия звуков тоже нелинеен ! Наиболее характерен такой пример –  Еще в 1714 году знаменитый скрипач Тартини заметил и описал странное явление: когда на скрипке громко проигрываются две ноты, иногда можно отчетливо слышать третий тон, которого не было у исполнителя.  Такие же дополнительные тоны можно услышать на звуках флейты при двухголосном звучании. Эти дополнительные “фантомные” тоны возникают непосредственно в слуховой системе и являются следствием ее нелинейности.

Экспериментальной  психоакустикой установлено, что  если например подать тон Fo, скажем 1 КГц без гармоник, потом добавить  к ней до 20 % убывающих по интенсивности  гармоник до ( условно ) 10-й, то испытуемые не смогут найти отличий и в обоих случаях уверенно определят тон как 1 КГц  – без призвуков ! И теперь – самое интересное !   Если из гармонического ряда во втором эксперименте вырезать основную гармонику – 1 КГц и оставить только “хвост” гармоник, то ….. внимание ! …… испытуемые все равно безошибочно определят тон как 1 КГц !!!  Этот последний эксперимент подтверждает известный из теории восприятия ухом тона звука факт, что любой звук, попадающий в ушную раковину в процессе его обработки рождает в ухе вторичный спектр гармоник ( которые отсутствуют в первичном сигнале ) но именно по этому спектру, как по своего рода шаблону головной мозг в дальнейшем идентифицирует исходный звуковой сигнал как определенный тон ( частоту ) Fo.

Теперь еще один интересный факт из психоакустики – маскировка. Установлено, что звуки более низкого тона эффективно маскируют более высокие тона, и для того, чтобы их( более высокие тона )  различить, уже требуется подать более интенсивный сигнал.   Обратного явления не наблюдается – низкие тона более высокими замаскировать нельзя.

d0bcd0b0d181d0bad0b8d180d0bed0b2d0bad0b0

Теперь вернемся к аудиоусилителям. после всего, что мы тут прочитали выше хочется задать вопрос – а хорошо ли это, если усилитель имеет нулевой ( в идеале ) коэффициент гармоник ?  Наверно да, это неплохо скажете вы – он не вносит в звук искажений.  Однако вам придется признать, что если реальный усилитель все-таки имеет   некоторый Кг ( а он, к сожалению, всегда имеет некоторый Кг ) ,  и спектр его гармоник будет примерно совпадать с возникающим в ухе при “обработке” спектром о котором говорилось выше, то слушатель этого НИКАК не сможет заметить.   Более того, эффект маскировки, создаваемый этими гармониками будет даже создавать более комфортное звучание, потому что этот, казалось бы излишний в усилителе “хвост” низших гармоник будет эффективно маскировать пусть в небольшом количестве имеющиеся в любом ( особенно полупроводниковом ) усилителе, но в чистом виде режущие ухо высшие гармоники.

Поэтому я для себя давно уже принял за правило – при конструировании усилителя все-таки надо учитывать реалии нашего слухового восприятия – иначе наша работа будет похожа на Сизифов труд.

********************************************************************************************************