Однотактный 20 Ватт каскодный усилитель 6Ж8 – KТ66 – 2A3 “BlackBird”

Началом этому проекту послужил  подарок – мой знакомый Павел ( спасибо ему большое ! )  подарил мне два шасси под ламповые моноблоки, которые когда-то давно изготовил мой земляк Андрей Комаров ( не путать с Сергеем ).  Задуманы они были под двухтакт на трех парах 6П3С.  Покрутив их, я понял, что это отличный “плацдарм” для следующего проекта ! И конечно, я буду делать не двухтакт, а свой любимый каскод !

chassis_blackbirdchassis_blackbird2

И назову его именем своей любимой птицы – черного дрозда ( BlackBird ). Мне очень нравится его слегка меланхоличное пение.

blackbird_682_528672a

Должен вам сообщить, что первый блин с каскодным усилителем 6Э5П – 2А3 не получился комом http://klimanski.com/?p=4147.  Его слушаю уже полгода, его слушали мои друзья и хорошие отзывы вдохновили меня сделать более мощный и при этом более качественный усилитель, собранный по уже упомянутой мной токовой концепции управления лампой.  Напомню, что начав тему усилителей по схеме с общей сеткой я обнаружил их намного более натуральное, эмоциональное звучание, наподобие как усилители Сакумы, но без обилия  межкаскадных трансформаторов.  Напомню о принципах токового управления:

–  усилитель должен иметь выское выходное сопротивление ( ИТУН )

–  схема должна быть построена или из каскадов с общей сеткой или из пентодов;

– снижающая выходное сопротивление ООС противопоказана;

– входные каскады не должны иметь высокое входное сопротивление или должны быть построены на пентоде.

– обычный катодный повторитель должен быть исключен, кроме случаев, когда у него на входе трансформатор, или когда он находится внутри петли ПОС ( аналогично драйверу усилителя http://klimanski.com/?p=1253 );

– также нежелателен обычный каскад с общим катодом на триоде, кроме случаев когда он имеет трансформатор на входе или нагружен на каскад с общей сеткой ( каскод ).

Только не надо путать токовое управление с принципом непосредственной связи каскадов – мне так кажется, что удаление конденсаторов на пути переменного сигнала в общем мало что дает для улучшения звука ( хотя и в некоторых схемах это случается ).

Применение этих принципов меня пока не разочаровало – этот подход работает ! Мне уже удались две конструкции подряд – усилитель на 2А3 и ЦАП ( смотрите две предыдущие публикации ).

Теперь, дабы получить выходную мощность поболее, я взял выходную лампу 2А3-40 от JJ. http://www.jj-electronic.com/pdf/2A3.pdf Она рассеивает на аноде до 40 ватт и выдерживает постоянное анодное напряжение до 450 вольт.  Дополнительным плюсом этой лампочки является то, что накал всего 2.5 вольта, что сильно упрощает защиту от сетевых помех.

В качестве нижней лампы я выбрал KT77, хотя первоначально пробовал 6П20С и потом EL34.  Поет 6П20С красиво, но у нее обнаружился недостаток – она микрофонит.  Да и наличие верхнего колпачка на аноде тоже не радует.  EL34 уже не микрофонила, но давала нескромно большую вторую гармонику.  По звуковому почерку EL34 и КТ77 оказались почти такими-же,  но у них более чем в два раза выше крутизна – а это важно для нижней лампы – это и определило выбор.

Ra выходного трансформатора выбрал также как и в первом проекте на 2А3 – пять килоом.   Расчет выполнил по своему алгоритму. Правда, для расчетов нужно знать внутреннее сопротивление каскода. Его я посчитал по замеру выходного сопротивления усилителя на 1 КГц. Для этого на вход макета подал 1 КГц, и замерил уровень выходного сигнала на выходе поочередно на двух сопротивлениях – на 8 и на 12 Омах ( выходник использовал первый попавшийся на 5 КОм Ra, главное, чтобы он выдерживал выбранный анодный ток  ). Получилось Rвых =  78 Ом. Потом умножил эту цифру на 25 ( это Ктр выходника в 5 КОм )  в квадрате – и получил, что выходное сопротивление каскода КТ77  – 2А3 составляет около 48 КОм.   Вот расчет выходного трансформатора opt_se_design_21

Исходя из расчета был выбран сердечник 12.4  квадратов – у меня есть Ш-образное железо EI130x37 ( Ш35х37-У ) с большим окном,  купил его у Аркадия Долински http://www.tubesoundelectronics.de/ – спасибо ему большое за его работу и помощь в выборе !  Были раздумия относительно секционирования. Предыдущий опыт с выходником на ОСМ0.63 привел к выводу, что две секции первички – это все-таки маловато, поэтому на этот раз решил сделать три – 1000 + 2000 + 1000 ( итого расчетные 4000 ) витков первички и между ними два слоя вторички. Вторички я люблю соединять только последовательно и поэтому мотаю максимально толстым проводом – в данном случае взял 1.5 мм по меди. Первичку – 0.28 мм по меди.  Межобмоточная изоляция – синтокартон 0.2 мм в два слоя, межслоевая – мелкая строительная сетка для снижения емкости  – смотрите мою публикацию на эту тему http://klimanski.com/?p=2932 . Индуктивность первички ( замеренная китайским метром ) получилась 28 Гн, АЧХ по уровню -3дБ от 18 Гц до 28 КГц.

Теперь о сетевом трансформаторе. Я не мог понять отчего так, но все мои попытки приобрести заводские сетевики до этого заканчивались фиаско. Да, они работают – но…. то они гудят, то греются. Теперь понимаю. Их рассчитывали грамотные инженеры, и все они намотаны по принципу экономии и сердечник там работает с максимально допустимой индукцией – ясно, для получения наивысшего КПД при наименьших затратах на медь и железо.  К счастью, меня КПД сетевого трансформатора и его вес вообще не интересуют. Мне нужно, чтобы он не гудел и не издавал помех. Понятно, что все что нужно – снизить рабочую индукцию.  В данном проекте я испытал самый простой способ – взял 250 ватт сетевой трансформатор ОСО0.25 – 87oso_025

с первичкой на 380 вольт, отмотал всю вторичку подсчитывая витки и рассчитал  что при подаче 220 вольт на оставленную прежней первичку, он будет давать 0.28 вольта на виток. И исходя из этой арифметики намотал вторичку – 330 вольт 0.355 мм для анодного, 130 вольт 0.28мм для питания сеток и раскачки,  6.3 вольта 1.5 мм для накала КТ77  и 6Ж8, и 6.3 вольта для накала 6Н8С. Все получилось отлично ! Несмотря на питание накала 2А3 переменным током усилитель практически не фонит – можно что-то услышать только поднеся ухо вплотную к басовому динамику. А также, благодаря намотке накальной обмотки на боковых стержнях броневого сердечника – практически нет шума синфазных сетевых помех на средних частотах.

На картинке внизу показан первый, пока недоделанный моноблок.  У него пока нет нижней крышки (  донышка ) и колпаков на трансформаторах.

black_bird_2

Пока нет декоративной отделки на нем видно, как намотана накальная обмотка для 2А3 ( красный провод на боковых стержнях сетевика ).  Моноблок уже звучит и весьма радует.  Слушаю его со своим ранее сделанным ЦАПом  ( он виден под усилителем ) и  со щитом на 2А12 с Висатоном AL130 в качестве ВЧ звена.

2a12_blackbird

Максимальная мощность усилителя –  12 ватт при суммарном Кг 5 % и 18 ватт при Кг 10 %.  До 14 ватт спектр гармоник образует красивый ниспадающий ряд,   далее начинают доминировать нечетные гармоники.

 

Дополнено 25 августа 2015 года.

Попробовал автоматическое смещение в катоде КТ77.  Получилось очень неплохо – суммарный Кг снизился и максимальная мощность выросла до 20 Ватт при Кг 9%.  По причине очень высокого Ri каскода,  ООС, возникающая от  150 Ом в катоде  практически не влияет на усиление. Но изменился вид спектра гармоник, хотя звучание в общем изменилось незначительно – стало чуть четче и детальнее на тяжелых жанрах и чуть аналитичнее ( но в общем достаточно красиво ) на классике.  Полоса пропускания на уровне – 3Б от 18 Гц до 32 КГц.

blackbird

Мне самому не очень нравятся “кавказские горы” на высоких частотах.  Пробовал задавить резонансы  RC – цепочкой параллельно первичке выходного трансформатора,  но это привело к явно более унылому безликому звуку.

Максимальная мощность при 10 % Кг увеличилась до 20 ватт.

Вот схема  ( без БП ).

auto_bias_1

Немного улучшил внешний вид усилителя – поставил донышко с ножками и с ручками по бокам ( из мебельного магазина ) – теперь переносить усилитель стало легко и удобно.

black_bird3

Пока строю второй моноблок и понемногу дорабатываю этот.

Дополнено 18 декабря 2015 года.

Дабы побороть “кавказские горы” на АЧХ, перемотал выходной трансформатор.   Немного увеличил количество витков первички, схема намотки оставил ту же 1 – 2 – 1 – 2 – 1.   Первая секция первички 1200, вторая 1890, третья – 1200, итого 4290 витков.   Диаметр провода первички – 0.28мм, вторичка – 1.25мм. Только на этот раз вдобавок к синтокартону 0.2 мм добавил еще слой медной фольги между первичкой и вторичкой.  Кроме того, для снижения динамической емкости, все слои первички намотаны в одном направлении – то есть с возвратом каретки укладчика после окончания каждого слоя.

Этот комплекс мер дал наконец-то более-менее удовлетворительную АЧХ без резонансов.  В звучании это сказалось в значительном улучшении динамики усилителя. В остальном каких-либо изменений я не услышал.

bb_demp

Однако несмотря на красивую АЧХ, де факто на прослушивании фонограмм я услышал посторонние призвуки – как показалось, это были резонансы внутри трансформатора. Поэтому я решил все-таки выходные трансформаторы пропитать. Парафин, церезин, смолу и тому подобные пропитки я использовать не решился по причине их легкоплавкости и низкой механической прочности, а остановился на пропиточном электроизоляционном лаке МЛ-92.  Технология пропитки описана на форуме дийаудио.ру http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=1568.60 – там есть мой первый опыт,   и в моем блоге http://klimanski.com/?p=4561 уже улучшенный вариант как я пропитывал второй трансформатор для этого же усилителя.   После пропитки произошли просто явные “чудеса” со звучанием – бас стал упругим, хлестким, ну, почти двухтактным, да и в общем петь усилитель стал заметно почище.  АЧХ  от пропитки практически не изменилась.

Этот усилитель занял свое место в моей мастерской на даче в комплекте со щитами 2А12 – Visaton AL130. Как вы понимаете,  он имеет очень высокое выходное сопротивление ( около 100 Ом ) и пришлось проделать немалую работу по его стыковке с акустикой.  Об этих щитах я еще напишу поподробнее,  но не здесь – смотрите чуть позже а разделе Акустика.

Спасибо огромное всем, кто мне помогал – черный дрозд запел всем на радость.  Хотя я и доволен результатом,  но проект пока не считаю завершенным.  Работы по улучшению продолжаются, буду сообщать по ходу дела.

Добавлено 15 февраля 2016 года.

Пока я делал второй моноблок, появилась идея попробовать газотроны вместо стабилитронов. Не думаю, что газотроны  в общем чем-то лучше, чем стабилитроны полупроводниковые, но у них есть свои плюсы. Например – даже при  токе в 30 – 40 мА им не нужен теплоотвод,  да и светятся они очень красиво – мне например очень нравится СГ2С – его свечение оранжево-красное, очень яркое. Напряжение  стабилизации у него 75 вольт, в последовательной комбинации с СГ4С ( 150 вольт )  они как раз дают нужные для питания второй сетки нижнего пентода 225 вольт. Да и отверстия в шасси излишние имеются – это и определило ход дальнейших переделок – от полупроводниковых стабов я отказался.

И второе – попробовал другие лампы в качестве нижнего пентода. Оказывается, почти без перестройки режимов туда можно ставить EL34,  KT66,  KT77,   KT88,  6L6,  6П3С, 6П3С-Е – эти можно пробовать перетыком ( цоколевка совпадает ), а вот для   6П20С  и ее западного аналога 6CB5A нужен переходник.  Кстати, 6П3С-Е на мое ухо пела даже очень неплохо, в некотором плане – по объему сцены и прозрачности верхнего регистра  –  даже получше многих других. Но лучшей с большим отрывом в чистоте звука и объемности образов оказалась КТ66 Genalex Gold Lion.  Жаль, нет у меня  лампочек от GEC, было бы интересно сравнить.

И еще, что захотелось поменять – старые советские конденсаторы К50-6. Во-первых, они занимают очень много места.  Во-вторых,  корпус одного из них находится по напряжением в 370 вольт, что требует дополнительных усилий по защите от прикосновения – в общем,  вместо них у поставил внутри корпуса намного более компактные совеременные, те же 47 мкф х 450В, а на место снаружи шасси поставил другие,  которые находятся по схеме за дросселем  ( которые на корпусе  сейчас справа ), причем я нашел у себя в закромах очень красивые Cornell Dubilier 1200 мкф на 450В.

Сейчас Дроздик выглядит вот так.

blackbird_view

montaz

Наверно обратили внимание, что вместо 6Ж8 теперь поставлена EF36 – на ее место можно поставить 6Ж7. Мне так показалось, что и 6Ж7 и ее сестры EF36 и EF37  в этой схеме поют покрасивее.

В нижней части ( на последнем фото )  размещен блок сетевого фильтра – у нас сеть очень загрязнена и поэтому я уделяю особое внимание вопросу фильтрации помех. Блоки фильтров заказал у Сергея Патрушина http://myelectrons.ru/diy-setevoj-fil-tr-svoimi-rukami-kupit-nabor-myelectrons-ru/ . В верхней части – блок питания переключателя ОООС –  одной кнопкой обратная связь включается и выключается. Этот БП планирую использовать и для питания смещения нижнего пентода каскода – пока, как видите, в смещении стоит 9В батарейка ( крона ).

Окончательная схема доработанного усилителя.

blackbird_final

Для чего появилась ОООС ? Она отключаемая, 6 дБ. Со включенной ОООС выходное сопротивление усилителя снижается от примерно 100 – 150 Ом ( в зависимости от используемого на первом этаже пентода ) до 5.   Это бывает полезно включить на тяжелых жанрах, где много баса или если усилитель будет играть с другими колонками.

Конденсатор С5 должен быть хорошего качества, от него во многом зависит звук на ВЧ. У меня поставлен Мундорф Silver/oil. Электролиты С2 и С3 – на 450 вольт, остальные конденсаторы желательно на 800 – 1000 вольт, так как они питаются от анодного напряжения и если при включенном усилителе вынуть лампу EF36 ( или она сгорит ), то на конденсаторах С1, ( С2+ С3 ), С4 и С5 появится полное  напряжение анодного питания. У кого не найдется качественных конденсаторов на такие напряжения, первый каскад можно запитать от источника 260 вольт, подобрав другие номиналы резисторов R6 и R7.

И блок питания

bb_psu

Вместо 1N5818 можно поставить любой маломощный кремниевый диод, вместо 2N1306 – КТ602, КТ815 с любой буквой, светодиод – самый обычный красного цвета. Конденсаторы С1, С3, С8, С9 и С11 – на 450 вольт, С4, С7 – на 250, конденсаторы С2 и С6 – помехоподавляющие – С13 – на 1000 В, С6 на 250 вольт переменки, С5, С10, С12 –  на 25 вольт.  Дроссель L1 – Хаммонд 193C.  Резисторы. R1 – 5 ватт керамический, R4, R5 – 2 ватта, остальные 0.5 Ватта.  Реле – любое на 12 вольт с двумя парами контактов и предназначенное для монтажа на плате.  Конечно, у кого есть красивый тумблер для включения/выключения ОООС, нет смысла городить схему переключателя реле, управляемого одной кнопкой –  просто у меня были в наличии красивые нержавеющие кнопки и они подошли в существующее отверстие.  Трансформатор Тр3 – на  12 вольт  20 Ватт тороидальный для питания галогеновых ламп.

В декабре 2016 года проект завершен.  Спасибо Алексею Банину за изговленные красивые колпаки на трансформаторы, а также благодарю Павла Морозько, Аркадия Долински,  Сергея Патрушина,  и всех тех моих друзей и знакомых, в том числе с форума Дийаудио.ру , кто так или иначе участвовал в проекте, но может быть не был упомянут в тексте.

 

blackbird_kup4iha

 

.final_s_kolpakami

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

_________________________________________________________________________________