А что у нас в розетке ?

Розетка имеется в виду электрическая. Ну, всем известно, что у нас там –  скажете вы – 220 вольт ( в Европе 230 ) и 50 Герц.  Теоретически все вроде так, но….

К изучению вопроса меня подвигло два факта из моей аудиофильской практики. Первый случай уже описан у меня в блоге http://klimanski.com/2011/01/.   Второй – случился не так давно, когда мне нужно было размять изготовленный еще очень давно динамик 2А12 – я его подключил прямо в розетку через выходной трансформатор 10К на 8 Ом и оставил на ночь. Помню, что тогда меня очень удивило то, что из динамика кроме мне знакомых 50 Гц я услышал целый оркестр ! И не то чтобы был какой-то постоянный призвук. Нет. Из динамика доносилось в общем можно сказать почти музкальное произведение в виде то появляющихся то исчезающих трещоток, завываний,  пищаний и хрипений  – даже было очень забавно полушать. Не додумался записать 🙂

Теперь давайте подключим осциллограф и посмотрим повнимательнее что есть в розетке на самом деле.   Для безопасного подключения осциллографа желательно предварительно проверить фазировку вставленной в розетку вилки и подключить сетевой провод так, чтобы нейтральный провод был подключен к общему проводу осциллогафа, и не в коем случае не наоборот.

220_V

На выходе схемки – а это простой делитель напряжения – получается около 1 вольта, который и подаем на осциллограф.  В самом деле – 50 Герц, но первый небольшой сюрприз – форма кривой напряжения – это далеко не синусоида – она имеет довольно кривой, а местами, скажем прямо – просто устрашающий вид.

sinus

Импульсный выброс слева есть не все время – он появляется на развертке каждые 5 – 10 секунд , видимо, это помехи от куммутации мощных потребителей тока.

А уже на графике спектра мы увидим весь масштаб проблемы с сетевым питанием – оказывается, там есть не только 50 Гц

harmonics

Как видим – около 3 % третьей гармоники, но это бы ничего, но там еще и целый лес других нечетных гармоник – все вплоть до 19-ой имеют уровень около 2 %  –  то есть вместе с третьей – в сумме уже 19 % !  Но это еще не все ! Ниже – высокочастотная часть спектра гармоник

hight_f

Если проинтегрировать этот большой от 29 до 50 КГц горб ( который по всей видимости – результат выброса в сеть помех от ставших уже массовыми импульсных блоков питания ), то наверно  получим еще процентов 5.   Итого, очень прикидочно и оптимичтично ( заметьте, мы не считали ВСЕ гармоники скрупулезно  ! ), суммарный Кг сетевого питания уже получается 24 процента.

Ну вот вам, дорогой читатель,  пища для размышлений.    Кстати, дело с замерами было в воскресенье вечером – можно предположить что в рабочий день картина может стать еще хуже.  А мы-то при проектирования блоков питания наивно считаем, то имеем дело с 50 Гц. Увы !  Такие огромные искажения не учитывать при проектировании блоков питания аудиоаппаратуры все-таки нельзя.

И напрасно мы ругаем аудиофилов, которые играются с сетевыми шнурами, а тем более с сетевыми фильтрами и слышат разницу –  такое вот “сетевое безобразие” не услышать может только глухой.

Как сделать усилитель на прямонакальных лампах без лишних затрат ?

Многим лампа 2А3 ( как, впрочем и 300В ) кажется некоей недостижимой высотой, причем не только по цене, но по сложности ее “приготовления”. Вроде бы это триод, с довольно низким внутренним сопротивлением, и реализавция усилителя на нем не должна быть сложной. Однако на самом деле, несмотря на то, что любителей сделавших усилители на этой или схожих с ней лампах (6С4С, например )  немало, мало кто из них может похвастаться хорошим результатом – обычно оказывается, что звук ожидался все-таки немного более живой и интересный…. но…. всегда получается нечто, хотя и красивое внешне и детально и живенько звучащее, но, как говорил А.И Райкин, “… чево-то не хватает… “. А не хватает обычно басов и натуральности звучания ( кроме, разве что верхнего регистра ).  И начинаются поиски узкого места.  Каждый пытается решить эту проблемку по-своему – или ставит навороченные драйвера и перетыкает в них лампы,  кто-то мотает совершенно неуместные по габаритам  выходные трансформаторы, а кто и вовсе вспоминает про Сакуму и начинает ставить еще и межкаскадные (  и входные ! ) трансформаторы….. в результате – звук хотя и несколько улучшается, но даже 3.5 ваттный усилитель на 2А3 ( не говоря уже о более мощных лампах )  становится больше похож на отвес башенного крана, а инвестиции просто зашкаливают.  Где выход ?

Автор этих строк тоже не избежал долгого сидения в канифольном дыму в попытках сделать хороший усилитель на 2А3 и 300В.  Чего я только не перепробовал, но результат был всегда несколько удручающим.  Единственный  более-менее нормально звучащий усилитель на 2А3 с 6Э5П в драйвере,  который был “удостоен” оформления в корпусе в конечном итоге был тоже разобран….. Усилитель на 300В я тоже пытался сделать. И с межкаскадным трансформатором,  и без.   Тоже разобрал как безнадежно скучно звучащий.    ГМ-70 – тоже сделал на ней однотакт – и – тоже разобрал.  Причина – та же.  Отсюда вопрос – неужели скучный одноклеточный звук – это удел прямонакалов ?

Однако все не так плохо.   Последние два года я с большим интересом занимался темой раскачки триодов по катоду ( схемы с общей сеткой ) – на моем блоге есть много различных статей на эту тему и схем. Например, у меня есть в активе уже три  законченных усилителя  на прямонакальных лампах   и звучат они просто великолепно.  Это каскодные схемы, где прямонакальная лампа находтся на верхнем этаже и работает в режиме с общей сеткой.

“Черный Дрозд” http://klimanski.com/2015/08/  на лампе 2А3-40;

“Герой”  http://klimanski.com/2016/01/   на старой американской лампочке нр 45

И первый “блин”  –  на 2А3 – http://klimanski.com/2015/02/  – слушаю его больше года, почти каждый день – не надоедает. Слушал его и мой друг – тоже захотел такой же.  Это каскодный усилитель, в которм 2А3 качаем не по сетке, как это пытаются делать все, а….. по катоду.  Это и есть мой рецепт как надо готовить прямонакалы.   И тогда – о чудо !  Не нужны мегатонные выходники, межкаскадники, входные трансформаторы и анодные либо сеточные дроссели и прочие чрезвычайно дорогие детали.  Всего-то три лампочки – 6Э5П и 2А3, кенотрон, и несложная обвязка из копеечных деталей. Самую дорогую деталь – выходной трансформатор – можно намотать самому, можно купить в интернете за очень доступные деньги.  Этот усилитель описан мной в одной из недавних статей.   Того расчетного габарита, который дает любая программа расчета выходного трансформатора вполне хватает и не нужно ничего сверх этого. Например, для 2А3 в триоде расчет дает сечение выходного трансформатора 7 квадратных сантиметров и минимальную индуктивность первички – 5 Генри.   Для 300В – это 12 квадратов и те же 5 генри соответственно. И нет необходимости эти цифры превышать.

Однако, скажете вы – все эти схемы – это каскоды, которые, как известно,  являются эквивалентом пентода. А как быть с триодами ?  Был такой момент в прошлом, когда я полностью потерял интерес к триодам в выходном каскаде и этой темой не занимался.  Но успешное применение схемы с общей сеткой для каскачки маломощных ламп  при помощи эмиттерного повторителя на маленьком германиевом транзисторе в катоде привело меня к мысли – а не попробовать ли тоже самое сделать в выходном каскаде ?  И я собрал для начала макет усилителя на лампе 300В. Просто потому, что у меня осталась непарная лампочка после давнишних  неудачно закончившихся экспериментов.  Транзисторы, которые были у меня в наличии – кремниевые, потому как германиевых, которые бы выдерживали 200 вольт у меня нет ( возможно, их нет не только у меня :-)).

Приведена только принципиальная схема.

300B_GG

Однако она стоит того, чтобы добавить комментариев.  В блоке питания немного необычно включен кенотрон – анодом на общий провод, причем дроссель тоже поставлен в цепь общего провода  – читайте на эту тему тут – http://klimanski.com/2016/06/ . И самое главное – 300В качаем по катоду, причем если в случае 2А3  драйвером был стоящий на первом этаже пентод 6Э5П, то тут драйвером служит пара эмиттерных повторителей.  Для раскачки всей этой пирамиды нужно примерно 50 вольт полезного сигнала,  но у меня не было ничего готового, а паять было лень и я взял уже готовую плату драйвера к Dynaco ST-70 и приспособил ее.  Сделал также выключатель, чтобы  брать сигнал либо с инвертирующего, либо с неинвертирующего выхода платы.  Слушал сначала на трехполосных колонках от Симфонии, потом попробовал на концертных RCF ART325.  Более детально в описание схемы вдаваться не буду, потому что было важно испытать принцип работы и звук.  А в общем – звук весьма и весьма порадовал.  Наконец я услышал бас и “мясо” у 300В, причем даже на Симфонии !   При классической раскачке по сетке такого не получалось у меня никогда. Ни с каким драйвером и ни с каким трансформатором.  И это притом, что макет-то был собран в общем-то из подручных деталей –  транзисторы, например,   поставлены те, что были в коробочках – по идее их нужно бы тщательно выбрать по параметрам.

Воодушевленный успехом, я собрал немного более тщательный макетик ( правда, при тех же транзисторах ) , в качестве драйвера взяв 4П1Л, включенную в пентодном режиме, за основу для проектирования драйвера я взял материалы своего коллеги по цеху из Владивостока http://easytubeamp.com/%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D0%BD%D0%B0-%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB/

А вот и моя схема

300B_GG_4П1Л

Максимальная синусоидальная мощность в 9 ватт на нагрузке в 8 Ом получается очень легко и  без резкого клиппинга, при этом на вход надо подать всего 1.6 вольта.   Полоса пропускания при 1 ватте на выходе – от 15 Гц до 25 КГц ( -3 дБ )  – это с выходником  Лундал LL1620 с  сечением всего  около 8 кв.см.  Первый каскад усиливает сигнал в 33 раза, а каскад на транзисторах и 300В – в почти 4 раза. Может показаться, что эта цифра сильно завышена, потому что мю 300 В равно 4.2,  а коэффициент передачи эмиттерных повторителей всегда меньше единицы ( к тому же усиление снижает небольшая местная ООС в виде резистора R10 ),  но не забываем, что усиление по напряжению для  каскада с общей сеткой равно не Кус=мю*Ra/(Ra+Ri), как для каскада с общим катодом,  а Кус=(мю+1)*Ra/(Ra+Ri), то есть каскад с общей сеткой работает несколько более эффективно. Это облегчает работу драйвера, так как для раскачки нужно подать меньшее напряжение, чем это было бы нужно для классического варианта раскачки 300В.  Транзисторы напряжения не усиливают, но усиливают ток.

И что самое интересное – хотя схема конечно же имеет свой звуковой почерк,  не 100% похожий на раскачку по сетке, однако транзисторов в нем в явном виде не слышно.  По крайней мере,  характерного для полупроводников “песочка”  и   плохой передачи тихих мест  на ВЧ – нет.   Читателям однако не советую пока собирать именно эту схему –  потому что спектр гармоник мне не очень  нравится и драйвер на 4П1Л нужно подправить.

Ну вот,  выходные заканчиваются.  За эти два дня удалось сделать немало ! Завтра утром в церковь и в понедельник – снова трудовые будни. Продолжение будет позднее, уже в виде законченного усилителя на 300В, я  очень надеюсь, что наконец-то ключик к разгадке приготовления прямонакалов найден !  После 300В берусь за ГМ-70.

 

 

Не совсем обычный взгляд на блок питания лампового усилителя

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.

__________________________________________________________________________________________

Схема задержки подачи анодного напряжения

Как-то мой хороший знакомый попросил помочь выбрать ему схему задержки подачи анодного напряжения для лампового усилителя с диодным выпрямителем. Пока искал подходящую схему пришла идея – а почему бы не сделать ее так, чтобы реле было включено только пока прогреваются катоды, и отключалось когда этот процесс закончится ? То есть, чтобы при нормальной продолжительной работе усилителя реле было бы отключено, при этом не давало помех и не нагружало трансформатор. Получилась вот такая схемка, мой знакомый ее проверил и убедился в ее работоспособности.

zaderzka_anodnogo_2

Использовано реле на 12 вольт, диоды любые кремниевые на 100 – 200 вольт, стабилитрон может быть любой аналогичный  на напряжение 5 – 8 вольт. Трансформатор – печатный или схема может питаться от общего сетевика, если есть обмотка на примерно 15 – 18 вольт. Контакты S1 нормально замкнутые идут на аноды ламп, нормально разомкнутый контакт – на балластный резистор или лампочку ( группу лампочек ) на подходящее напряжение и ток – они служат индикатором работоспособности схемы, при желании их можно красиво обыграть, но они и имеют практическую функцию – при отключенной нагрузке они не дают напряжению БП подняться до теоретического максимального уровня.

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

е-Бэйско-китайское чудо. Fake LM338 PSU

Недавно получил по почте из Китая вот такой красивый блок питания на LM338

LM338K-In-DC-or-AC-6V-30V-Out-DC-4-5V-28V-5A-Converter

Купил я его на у-Вае у китаезки с ником Member ID giorgio11185 (Red shooting star icon for Feedback score between 100,000 to 499,999) который каким-то образом исказился получить более чем 127 тысяч положительных отзывов !   С такой историей трудно заподозрить продавца в чем-то нехорошем. Вот на это я и купился. Заказал сразу два блока питания, потому как собираю схемы на прямонакальных лампах, а для этого нужна всегда пара.

Когда первый раз включил – было легкое недоумение – блок выдавал максимальное напряжение.  Всегда. Не регулируемое предназначенным для этого потенциометром. Подумал, может что случилось в дороге и попробовал второй БП.  То же самое !!! Вот так да !  Написал китайцу. Тот, выдержав достойную дипломата паузу в два дня, на третий попросил меня описать ему, каким образом я тестировал плату…..  Пишет еще, что плату он перед отправкой оказывается проверил ! Вот гад…..  Еще издевается. Ну уж дудки.  Терять время на этого вражину не имело смысла.   Стал рассматривать плату.  С виду – все тип топ. Хотя вот – номинал подстроечника подозрительный – на нем написано 503. Замерил тестером – точно !  50 Килоом ! Это вместо положенных 5 КОм ! Стал смотреть дальше. Дальше – больше ! Вот схема, которая была по факту на самом деле – не смейтесь, это увы правда:

lm338_psu_china

Да да, как оказалось, апофеозом было то, что сама плата была разведена так, что LM338 оказалась включенной с перепутанными выводами ADJ и Uinp !!!

Китаезке я влепил негативный фидбэк, купил нормальные ЛМ-ки ( те, понятно, от такого включения померли или были фальшивками изначально –  по  е-баю  ходит очень много фальшивых LM338 в корпусе ТО-3  https://www.youtube.com/watch?v=AvF7HyYklwI ),  плату перепаял –  вместо потенциометра 50 К поставил положенные 5К, резистор R2 закоротил, параллельно R1 поставил 160 Ом –   и все теперь работает как надо.  А вам советую в китае покупать только от проверенных друзьями продавцов проверенные друзьями вещи – иначе влипните как влип я. Все эти стотысячные фидбэки ровным счетом ничего не значат. А по правилам е-Бэя, я должен был отправить дефектную деталь для обмена обратно за свой счет, и ждать возврата денег потом, когда он это получит. А по другим правилам этого самого е-Бэя, оставить фидбэк и предъявить претензии покупатель может только в течение двух месяцев после покупки. Получается, получив товар из Китая через полтора месяца ( а быстрее приходит редко ) у тебя есть только 15 дней на то, чтобы проверить вещь, отправить ее обратно, и когда она дойдет получить выплату. А если по истечении этих 60 дней  тебя просто кинут, то сделать ты уже не сможешь вообще ничего – даже оставить негативный фидбэк. Вот такая вот, извините,  е-байская защита покупателей на этом е-бае.

Beware  of  fake.

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