Что первично – напряжение или ток ?

Пока не буду объяснять, с какой такой стати я заинтересовался этим философским вопросом.  А вопрос важный, потому что совершенно очевидно, что  от ответа на него зависит форма и содержание фундамента, на котором покоится вся наша электротехника и электроника, ессно, с аудио в том числе.

Как всегда я сначала погуглил эту тему и оказалось, что этим вопросом задавались в основном дилентанты, которые по сути мало представляли глубину этой ямы, и поэтому все детские ответы приводить  здесь не буду. Хотя забавно,  для разминки погуглите сами.  Возможно, я и сам в этой теме как бы  дилетант, но возможно, кому-то мои рассуждения помогут взглянуть на вопрос по-новому. Кто-то просто повеселится.  Тоже неплохо.

Давайте откроем книжку по  физике начальной школы и посмотрим, как на это дело смотрит учебник.   После общих и  чисто описательных рассуждений про эбонитовую палочку и ее электризацию следует основа основ – закон Ома.  И тут, на этой стадии уже появляются первые формулы и определения –  источник  ( разности потенциалов), сопротивление и ток. и заметьте – самая первая формула, которую нам дает учебник, записана в такой форме  – ток равен  разности потенциалов ( напряжению ) источника, которое нужно разделить на сопротивление. То есть ток – зависит от напряжения и величины сопротивления.  Вроде все правильно и логично.

Однако задумаемся над простым вопросом, над которым нам почему-то не предлагает задуматься учебник – а откуда на выводах источника взялась разность потенциалов ? Нам дальше  в учебнике конечно нарисуют гидроэлектростанции и ЛЭП, красиво ( но опять описательно ) расскажут как это все работает, но Закон Ома – останется тем же, незыблемым.  В университете уже нам объяснят более подробно, с формулами,  что в результате вращения рамки в магнитном поле  индуцируется  ( классная формулировка – в форме возвратного глагола !  ) ЭДС  и на выводах появляется разность потенциалов. Вот классно – сама собой вот взяла – и появилась ЭДС !  На самом деле понятно, что первичным актом появления разности потенциалов на выводах генератора является появление электрического тока в рамке. Причем при полном отсутствии какой-либо разности потенциалов на этой рамке в самом начале. И это явление назвается электромагнитной индукцией. На этом принципе, кстати,  работают  все  микрофоны,  многие ими пользуются и  сейчас. Ха ха ! Я уже подхожу ближе к теме !  Тут многие из вас уже догадаются к чему это я все веду….. Да, и на этом же принципе, опять-таки работают  практически все акустические системы !  Итак –  ТОК ПЕРВИЧЕН.    Давайте примем это за аксиому.  Кому это еще не кажется очевидным, начинайте читать ниже – для недоверчивых продолжу доказательную тему после того, как завершу тему  аудио применения этого нового для многих из вас откровения о первичности тока.  Чтобы не мучать  остальных.

В резульате  – что мы имеем ?  Повторим еще раз –  в начале звукового тракта – микрофон, основным принципом работы которого является  генерирование электрического тока в результате вибрации мембраны в магнитом поле,  потом следует некоторый усилительный тракт, цель которого или просто увеличить мощность сигнала и подать на акустику, или чтобы его  записать.  То есть записать, чтобы потом воспроизвести, усилить  и –   опять-таки подать на  ту же акустику.  В основу принципа работы которой лежат те же электромагнитные явления,  только преобразование уже обратное тому, что происходит в микрофоне – ток преобразуется  в механическую работу.

И вот теперь самое главное.  Усилительный тракт. Посмотрите, сколько копий сломано на форумах относительно этого на первый взгляд простого процесса. И он на самом деле был  простой, если бы наши титаны науки не перевернули все с ног на голову в самом начале, объясняя школьнику, а потом еще желторотому  студентишке, что  разность потенциалов вызывает появление тока.  Беда в том, что вслед за этой маленькой ложью ( которую часто обосновывают необходимостью упростить дело  для понимания малыша )  следует новая и новая, и, как это часто бывает в жизни, во все  эти нагромождения мифов уже начинают верить все, потому что  об истинном положении вещей уже никто не может вспомнить. И начинают не только верить, но строить на этом  песочном фундаменте  целые теории ( например необходимости аудио-усилителя иметь нулевое выходное сопротивление и  о демпфировании ДГ ). И попробуйте сегодня кому-нибудь из спецов сказать о порочности  современных теорий построения ауодиосистемы – так вас еще и поднимут на вилы –  безграмотный еретик !   И это вместо того, чтобы признать ошибочность  своих прежних воззрений и повернуться  к проблеме лицом – именно учет токовой составляющей усилителя – причем от микрофона до выхода усилителя –  должен быть положен в основу проектирования. И тогда все станет  с головы на ноги  и станет просто очевидным,  почему некоторые схемные решения в аудио не работают, а некоторые – на ура.   Пример – усилители Сакумы на трансформаторах.  Почему их так все любят слушать  ?  Все очень просто – лампы В КАЖДОМ каскаде сдобрены и по входу и по выходу трансформаторами – а трансформатор – это четырехполюсник, и он согласовывает ( связывает ) высокоомные входы каскадов с общим катодом лампового усилителя по току.   Пример негативный – катодный повторитель ( КП ). Многие признают, что КП ухудшает звук.  Почему ?  Все очень просто – то, чем многие адепты первичности напряжения считают плюсом КП – его очень высокое входное сопротивление – является на самом деле  самой существенной его  проблемой – в этом месте по сути происходит обрыв переменного  сигнала по току и  выходной сигнал теряет свойства рожденной в микрофоне волны ( с опережениями и отставаниями тока по фазе ) и далее на усиление проходит только его сильно упрощенная ( еще и зашумленная )  реплика.  Поэтому обратите внимание, что КП, у которого на входе  или выходе есть трансформатор ( четырехполюсник то бишь ) уже  не портит звука совсем. Кто не знал – пожалуйста , я уже поделился  с вами рецептом, как правильно готовить КП.  И еще пример.  Это анодная  нагрузка лампы во всеми любимой схеме с общим катодом –  звук становится все беднее и неинтереснее по мере замены дросселя на резистор, и далее – на источник тока.  Та же история. В последнем случае – источник тока  – также как и КП, по сути дает обрыв сигнала по переменному току ( по току, не по наряжению !!! ).  Результат схожий с КП.   И лечится также.

Пример из акустики. Как по-вашему усилитель напряжения  может “управлять” динамиком, который имеет довольно высокую индуктивность ?  По сути, если говорить корректно,  он этого сделать не может в принципе.  Но современного теоретика на драной козе не объедешь !  Он тут же, чтобы свести концы с концами,  придумал новый красивый, колоссально наукоподобно звучащий термин – демпфирование !  То есть усилитель должен не только раскачивать мембрану динамика, но каким-то чудесным образом, предугадывая амплитуду, импеданс и частоту,  чтобы поглощать возникающую ЭДС самоиндукции катушки басового динамика  ! Почитаешь всю эту лабуду и становится понятно, отчего такая несусветная сумятица творится  в рядах строителей  усилителей и акустики –  перед первыми стоит задача сделать усилитель с нулевым ( или уже многие дошли даже до отрицательного  !!! ) выходными сопротивлением, а проектирующий акустику  должен угадать, каким таким чудесным способом усилитель, к которому подключат его “теоретическое”, по сути – висящее в воздухе  творение будет подавлять возникающее противление динамиков грубому воздействию прилагаемой усилителем  разности потенциалов.  Которая, как их учили в школе и университете – первична.

Из всего сказанного выше можно сделать один вывод – усилитель аудиосигнала должен усиливать не только напряжение, но и ток.   Причем одновременно, в каждом каскаде.   Даже не так – прежде всего – ток !    И только если нам нужно повышение мощности – тогда усиливать и напряжение.  Все становится на место, если усилитель аудиосигнала будет не источником напряжения с нулевым выходным сопротивлением, а источником тока.   Как его сейчас называют ИТУН.  Он-то легко справится с ЭДС самондуции динамика.  Вернее, в этом случае вообще даже не может возникнуть  вопрос на эту тему и демпфировать будет  просто нечего. Тут, правда появляются не горизонте другие тучки в виде согласования импеданса усилителя и нагрузки ( колонок ), но товарищи теоретики с тяп-ляп строителями акустики – давайте не будем отлынивать от своих обязанностей и делать корректно ту работу, которую  все равно нужно делать !  Все равно, пока вы будете стоять на первичности разности потенциалов, вы никогда не добъетесь согласования любого усилителя с любой колонкой –   для уровня высокого конца это просто утопия ! Для бум-тыц – да, это более менее подходит и  для неискушенного рядового потребителя даже выглядит вполне наукоподобно, но не более того.  Почему же так все получается ? Все просто – для любого  производителя усилителей и колонок современная основанная на первичности напряжения  теория построения аудиотехники – это вообще рай ! Бацай что заблагорассудится, пиши в спецификациях красивые цифири,  абы сбагрить  побыстрее – а что дальше – не моя печаль ! Пусть тычутся аки слепые котята, покупают горы этого барахла, кто с руками пусть  проектируют и пилят сами и после бьются на форумах –  отчего же так все криво выходит ?!

Теперь продолжение ряда доказательств о первичности тока. Для недоверчивых.  Про ЭДС индукции на ГЭС я уже упомянул.  А дальше – придется вам вспомнить уравнения Максвелла  на которых построена вся теория электромагнетизма.  Врашающаяся в магнитном поле рамка пересекает магнитные линии поля и вихревое магнитное  поле вызывает движение электрических зарядов в рамке.  Это и есть электрический ток. Переменный электрический ток, потому что после одного полуоборота рамки направление вихревого поля меняет знак. И в четвертом уравнении Максвелла электрический ток уже фигурирует как переменная. Из этого уравнения по сути и выводится закон Ома. Который, как мы видим в школьном учебнике уже вывернут наизнанку, рождая ложное представление о первичности напряжения как причины протекания тока.

Схожая ситуация в аккумуляторах, батарейках и  солнечных панелях, хотя физическая природа появления тока там другая. В аккумуляторах и батарейках электрический ток появляется в результате потекания внутри электролита на границе с электродом электрохимического процесса окисления – восстановления, который и служит генератором, и происходит это,  опять же, без  начального участия разности потенциалов.    Схожий процесс происходит в полупроводнике солнечных панелей – яркий солнечный свет  своей энергией выбивает электроны ( носители тока ) из атомов полупроводников  и на   рубеже p-n перехода возникет электрический ток, который и приводит к поляризации и росту разности потенциалов на выводах.  Я  так думаю, что примеров  достаточно.

Так и хочется напоследок воскликнуть – да здравствует ИТУН !  Однако давайте не будем торопиться.   Это только начало.  Ибо в  настоящем аудио по сути нет источников, которые были были источниками напряжения.      Значит – да здравствует ИТУТ  🙂   ?     Вам смешно, но кто знает, может   это и есть  наше светлое будущее  в высоком конце.  Ессно, если  раньше не сбудется грустное пророчество фильма “Кин-дза-дза” ( “скрипач не нужен” ).  Пока, к сожалению, сбывается….

 

 

 

 

Гибридный однотактный усилитель 6П9 – PX25

 Да, да, дорогой читатель, я все еще постепенно, по мере появления окон из свободного времени,  доделываю уже начатое.   Не пропадать же  добру :-).

  К примеру, у меня на полке уже давно ( я как все – начинал свое путешествие в мир лампового звука пытаясь  заставить петь триоды ) пылилась красивая красная коробочка с парой уникальных новодельных ламп РХ25 производства чешской фирмы KR Audio.  Еще дольше лежали мертвым грузом пара выходников от Lundahl Transformers LL1620 60мА, которые из-за своей огромной внутренней емкости ну никак не подходили ни под один проект на пентодах и  каскодах. Вот и  захотелось  мне “поженить” эти все вещицы – РХ25 и LL1620 в один усилитель, особенность которого является работа выходного триода РХ25 в режиме с общей сеткой. Чтобы обеспечить раскачку такого каскада использован германиевый мощный транзистор AD304 в режиме составного эмиттерного повторителя, в паре со старым добрым МП26.

 В качестве драйвера – как всегда – пентод, на этот раз это 6П9.  Я много читал об уникальных особенностях звуковой сигнатуры этой лампы и вот пришло время самому в этом убедиться. А еще на полках нашел два сетевых трансформатора от Edcor,

Edcor

что и  определило в конечном итоге компоновку – два моноблока с отдельными сетевиком и БП.

Накал РХ25 питается переменным током от отдельного, специально намотанного трансформатора на железе ОСМ-0.063, первичка содержит 1300 витков провода 0.28мм, и четыре вторички по 25 витков провода 1.07мм на боковых стержнях.

 

IMG_20221008_203747

mde

 Транзисторы  AD304  и МП26 закреплены на алюминиевом шасси усилителя, которое служит радиатором. МП26 от шасси изолирован, AD304 – нет, потому что у него коллектор на корпусе.

  Вот схема одного канала усилителя моноблока:

Schematic_amp

 Особенностью выходного каскада усилителя с общей сеткой является зависимость входного сопротивления от сопротивления нагрузки, поэтому я выбрал вариант D коммутации LL1620 ( см  http://www.lundahl.se/wp-content/uploads/datasheets/1620_3_7_9202.pdf  )  , что при выходной  нагрузке в 12 Ом дает около 5 КОм сопротивления анодной нагрузки РХ25.  Ток анода ( всего каскода, то бишь ) – 55 мА,  резистор обратной связи R14  кроме  местной ООС по переменному току обеспечивает еще и  термостабильность каскада.

 Первый каскад на 6П9 – в пентодном режиме, ток анода около 29 мА,  ток второй сетки 6мА и ток 150 В стабилизатора около 7 мА – итого в сумме около 42 мА.

 Блок питания –  совершенно обычный кенотронный, только  в нем  есть два маломощных кенотрона 6Ц5С  вместо одного.  Сетевые трансформаторы Edcor разобраны и перекрашены в черный цвет, черные декоративные колпаки для выходников куплены в Китае. Простите за ошибку в схеме – некогда перерисовать – БП дает 470 вольт на выходе, а не 490. Конденсатор С2  – электролит на 550 вольт, зашунтированный пропиленом 0.47мкф.

Power_source

 Пока усилитель разыгрывается и по его звучанию ничего толком сказать не могу, но потенциал чувствуется – объемное звучание даже в моно (  пока с одим моноблоком ).

 Однако, к вящему моему сожалению, есть проблемы с АЧХ. И причиной, как выяснилось, является тот же LL1620. как я ни коммутировал его первички и вторички, все равно большая внутренняя емкость приводит к заметным неравномерностям АЧХ и особенно ФЧХ в слышимом диапазоне.

  Все-таки придется мотать трансформатор самому. Благо есть два железа –  SM-102a ШЛ 16 х 34 и Ш-образное EI150 с площадью сечения 11 и 18 см квадратных соответственно. На первом сердечнике сечением 11 см2 по расчету для достижения минимальной индуктивности  в  6 Гн нужно  около 2200 витков первички, на втором –  1400.   Постараюсь при минимальном секционировании.   Как исходные данные для расчета принимал Ra = 4 КОм,  Fн = 25 Гц ( -3 дБ  ).  Лампа этой версии от KR Audio отличается  немного пониженным, в отличие от оригинала, внутренним сопротивлением – при 1250 у оригинала, тут только 1150 Ом.  Выбранное Ra = 4КОм учитывает особенность работы каскада с общей сеткой, которая заключается в том, что чем больше Ra, тем больше входное сопротивление лампы, и тем меньше мы нагружаем эмиттерный повторитель.

Для первой пробы я выбрал для намотки железо  с большим запасом – сечением 18 кв.см., но уверен, что и 11-ти квадратов полностью хватило бы.

OPT_18

 И вот  – первый намотанный трансформатор, на Ш-образном железе сечением 18 кв см, железо EI150.    Секционирование  П – В – П – В – П,  первички и вторички последовательно, намотка в одном направлении с возвратом каретки, первичка 120 витков в слое провод 0.35мм по меди, вторичка – 33 витка на слой ( всего – два слоя )  провода 1.25мм, итого – вся первичка 1440 витков, вторичка – 66 витков (  под 8 Ом нагрузки ).  Межслоевая изоляция – липкая бумажная лента для малярки  толщиной 0.1мм, межобмоточная – электрокартон 0.25мм.  Первая секция первички 3 слоя, вторая ( центральная ) – 6 слоев, и третья – снова три слоя. Немагнитный зазор – 0.05мм бумага для выпечки. Индуктивность первички 7 Гн , индуктивность рассеяния 6.8мГн ( измерение – китайским тестером  на  частоте 100Гц ).   Измеренная на 50Гц  и 5 Вольт индуктивность первички – 18 Гн ( описание моего измерительного прибора здесь – Прибор ). Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ  от 15 Гц до 65 КГц.

AChH

   Максимальная неискаженная мощность усилителя на выходе в 5.8 ватта достигается при подаче на вход 0.5 Вольта сигнала.  Во всем диапазоне амплитуд доминирует вторая гармоника.  Даже при максимальной мощности уровень второй гармоники -24дБ, третьей -38дБ, остальные ниже -52дБ от уровня первой.

   Впереди пропитка ( для точной передачи баса это просто необходимо )  и  – прослушивание.

  Также привожу таблицу расчетов выходного трансформатора, сделанную в Excel , приграмма моей разработки, скачать ее можно тут  . Обратите внимание, что программа как минимальное сечение магнитопровода дает 10 квадратов, фактически я взял 18.  Тот случай,  когда запас беды не чинит.

 

PX25_OPT_18

И в заключение –  благодарности. В первую очередь  – огромное спасибо  моему другу и брату во Христе Игорю за очень ценные советы по проектированию и технике намотки выходного  и накального трансформаторов.    А также  благодарность всем кто делился своим опытом на форуме diyaudio.ru, а также на  форуме Сергея Сергеева, который я пока только читаю. Очень помогло в выборе драйвера и его режимов.

И немного о лампе  KR Audio  PX25 –  ее параметры малость отличаются от оригинала.

SPECIFICATIONS

Filament Voltage 4.0 V
Filament Current 1.8 A
Amplification  Factor 9.5

Maximum Ratings

DC Plate  Voltage 500 V
DC Plate Current 90 mA
Dissipation 30   Watts

Testing Point

DC Plate  Voltage 400 V
DC Plate Current 63 mA
Grid Voltage -31 V
Plate Resistance 1150 ohm
Transconductance 7.4 mA/V

PX25

 

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

 

 

 

Этажерка однотактного каскодного усилителя на лампах 6Ж4 – 6550 – ГМ-70.

Как и собирался, помаленьку доделываю  начатые проекты, под которые уже были куплены (  или изготовлены ) компоненты.

Сразу оговорюсь, что этот проект в полном смысле этого слова еще не закончен, поэтому по мере продвижения к завершению информация может изменяться и дополняться. Однако не закончена только отделка и некоторые вспомогательные блоки. Основной звуковой канал и блоки питания смонтированы и усилитель  уже поет  !

И как всегда – предупреждение для тех, кто не имеет опыта работы с высокими напряжениями – помните, что полтора киловольта – это очень опасно как для вашего здоровья и даже жизни, так и для окружающих. И я котегорически  не советую новичкам строить что-либо подобное. Да и более опытных товарищей должен предупредить –  эта статья – не руководство к действию, и все эксперименты с описанными здесь схемами и  лампами вы делаете на свой страх и  риск !

Часто задают вопрос – а почему этажерка, а не, скажем, обычный настольный вариант компоновки, скажем, в виде моноблоков  ? Все объясняется просто –  вес и безопасность.  Во-первых – хотелось сделать многофункциональный аппарат,  в котором накал ламп ГМ-70 мог бы питаться не только от постоянного выпрямленного тока ( как это делается обычно ), но и переменным током или от двух автомобильных аккумуляторных батарей. И во-вторых, каскоду на высоковольтной лампе ГМ-70 нужно довольно высокое анодное питание ( более киловольта ), блок которого трудно сделать компактным не жертвуя качеством и безопасностью в эксплуатации.

Еще в начале 2018 года был собран каркас пятиэтажной этажерки, собрана она из ламинированного ДСП и белых мебельных ножек, а вся конструкция катается на колесиках.  В задней части  во выфрезерованные в полках углубления установлен вертикальный стальной профиль, который также приобретен в мебельном магазине – на нем обычно крепятся кронштейны для настенных стеллажей.   У меня этот профиль использован как канал для укладки проводов между этажами, а также  для увеличения общей жесткости конструкции.

IMG_20180209_193715_res_35pct

Сам каскод на лампах КТ88 – ГМ-70 еще ранее был отмакетирован  в комбинации  с пентодным выходным трансформатором с Ra=10K/8Ohms, который я сам намотал на железе от ОСМ0.63 ( процедура намотки описана в проекте   11 | November | 2012 | Sergei Klimanski  , проект этот  к сожалению был закрыт ). На макете удалось получить выходную мощность при Кг менее 10% на уровне 50 ватт в однотакте !  Конечно, такая выходная мощность выглядит совершенно излишней для помещения реальных размеров, и я вовсе не стремился в законченном изделии к такой высокой выходной мощности ( оттого в финальном изделии КТ88 была заменена на чуть менее мощную 6550 ), однако хочу заметить, что отчего-то транзисторный усилитель мощностью в 400 ( а тем более – 100 ватт ) никому не кажется излишеством.  Лишней мощности не бывает. Любой аппарат, можно слушать тихо,  для этого есть логарифмический РГ.

Сейчас,  4 января 2021 года этажерка уже начинена  большинством основных узлов – блок анодного питания, блок питания накала ГМ-70 от переменного и выпрямленного тока,  блок оконечного каскодного усилителя 6550 – ГМ-70, блок стабилизированного питания второй сетки 6550 и предварительного усилителя на лампе 6Ж4 с пультом ДУ.   Пока недостает блока управления и защиты от перегрузок ( будет размещен сверху, на последнем  верхнем  5-ом этаже ) и блока питания накала от АКБ и ЗУ для них ( 1-й этаж ).

IMG_20201029_134918_res_20pct

Несмотря на недоделки, конструкция уже работает, и пробные прослушивания, как мной индивидуально, так и в присутствии знакомых показали очень хорошее  звучание, что позволяет мне взяться за перо и описать этот усилитель немного подробнее. После более чем 15 лет увлечения ламповым звуком мне наконец удалось сделать однотактный усилитель на лампе ГМ-70, пение которого  меня  очень даже радует  ! Как видите, путь к освоению этой лампочки оказался долгим.

В кратце описание принципиальной схемы и конструкции.  На втором этаже размещен высоковольтный блок анодного питания собранный по схеме удвоения на лампах 6Д22С с раздельным питанием для каждого канала ( общие – только батарея из дорогостоящих  электролитов, каждый на 1200мкф и 500В и дроссель LL1673 ), выходные трансформаторы и некоторые элементы управления напряжением на сетке ГМ-70 ( повторитель на лампе  ГИ-3 ) – то есть на этом этаже собраны ВСЕ узлы, где используется анодное напряжение около 1400 вольт, то есть на другие этажи высокое напряжение не поступает, за исключением, наверно анодов лапмы ГМ-70, да и то, панелька этой лампы утоплена в “подвале” третьего этажа, который, разумеется, сообщается со вторым.  В высоковольтном блоке искпользован сетевой анодный трансформатор фирмы ANTEK  AS 4T-650, который содержит две вторичные обмотки по 650 вольт и две накальные по 6.3 вольта ( использованы для питания накалов 6Д22С ). На третьем этаже находится специальной конструкции  накальный трансформатор, намотанный на железе ОСМ-0,25, который через систему переключательных реле нагружен или непосредственно на накал ГМ-70 ( питание накала переменным током ), или через выпрямитель на диодах Шоттки.  Третья альтернатива питания накала – от двух автомобильных 12 В АКБ расположенных на первом этаже, через импульсный step-up 12 В – 20 В преобразователь напряжения.   На этом же, третьем этаже в передней части – сам каскод на лампах 6550 и ГМ-70 с четырьмя газовыми стабилизаторами СГ3С и СГ4С. На четвертом этаже –  readymade ( приобрел  на е-Вау ) ламповый стабилизатор напряжения  с отдельным сетевым трансформатором и дросселем, схема на лампах 5Ц4С, СГ15П, 6Ж4, 6080. Это блок обеспечивает питанием вторые сетки пентодов 6550, а также питает предварительный каскад на лампе 6Ж4 для  раскачки каскода. На этом же этаже находится блок входов, блок дистанционного управления регулятором громкости с моторизованным переменным логарифмическим резистором в 50К.   Всего в  этом усилителе – ровно 20 вакуумных электронных ламп.   Более подробное отдельное описание каждого из блоков будет дано ниже.

А пока – принципиальные  схемы самого усилителя, сначала – звуковой канал:

Cascode_GM_70

И  высоковольтный блок питания:

Blok_pitanija2

 

 

Сама стойка уже начала  приобретать  тот внешний вид, который был задуман – установлены защитные металлические экраны, которые заземлены и защищают от поражения электрическим током, а также экранируют элементы конструкции от локального перегрева излучением ламп.   Даже в таком, еще окончательно не законченном виде, этажерка  стабильно, без перерыва работала  6 часов. Никакого перегрева деревянных ( и других ) конструкций замечено не было.  Причем что интересно, все эти 6 часов мы на Рождество слушали музыку в режиме накала ГМ70 переменным током !  Никто на нормальном для прослушивания расстоянии никакого фона не слышал, хотя акустика ( временно, конечно, просто ничего дроугого небыло рядом )  была с весьма высокой чувствительностью – это были обратные рупоры на 4А28 ( около 95 дБ ).   Конечно, в штатном режиме с этим усилителем планируется  другая акустика с даже более низкой чувствительностью.

Нижние милиамперметры пока зывают величину тока анода каждого канала, верхние – анодное напряжение, конечно на них не подается полное, а от делителя.  По-прежнему пока нет верхнего блока управления и защиты.

IMG_20201206_195159

Буду дополнять по мере продвижения этого проекта к завершению.

Добавлено 10 августа 2022 года. Делаю последний, пятый этаж этажерки – это система контроля и включения усилителя. К сожалению этого монстра нельзя вот так просто взять – и включить одной кнопкой – нужен контроль состояния батарей и вспомогательных узлов – например необходима проверка наличия накала на ГМ-70 до подачи анодного напряжения, нужен контроль напряжения на второй сетке нижнего пентода и состояние батарейки смещения в сетке этого же пентода.

Чтобы упростить сбор этой информации и контроль за ней в процессе работы усилителя, я сделал этот узел на процессоре Ардуино, к которому подключен через интерфейс I2C жидкокристаллический экран LCD1602.  Вот скетч для последовательного контроля  наличия напряжения накала, напряжения батарейки смещения и напряжения на второй сетке лампы 6550, а также анодного питания ГМ-70. Как видим, сдесь большая часть программы выпоняется только один раз при включении усилителя, и если все этапы контроля успешны, то в цепи loop  происходит только контроль анодного напряжения с периодом 500 миллисекунд.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup() {

pinMode(9, OUTPUT); // Ug2 swich
digitalWrite(9, LOW);
pinMode(10, OUTPUT); // HV swich
digitalWrite(10, LOW);

// pin 3,4,5 – relay switch

pinMode(7, OUTPUT);
digitalWrite(7, LOW );
pinMode(8, INPUT_PULLUP);

delay(2000);

// switching Left channel input
pinMode(5, OUTPUT);
digitalWrite(5, LOW );

pinMode(4,OUTPUT);
digitalWrite(4, HIGH );
delay(100);

// supply -3V to control relay
pinMode(3, OUTPUT );
digitalWrite(3, HIGH );
delay(300);

// switch to measurement
digitalWrite(4, LOW );
delay(300);

// vr and vl – bias battery voltage values, Left vl and
// Right vr channels

int vl = analogRead(2);

if ( vl > 145 ) {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Left ch bat low !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Replace battery”);
delay(10000);
// lcd.noBacklight();
// lcd.setCursor(0,0);
// lcd.print(” “);
// lcd.setCursor(0,1);
// lcd.print(” “);
// while(true);

// switching off Right channel control relay by grounding
digitalWrite(4, HIGH );
delay(100);
digitalWrite(3, LOW );
delay(500);

while(true);

}

else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Left ch bat OK !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(” “);
delay(3000);
lcd.noBacklight();
// lcd.setCursor(0,0);
// lcd.print(” “);
// lcd.setCursor(0,1);
// lcd.print(” “);
// while(true);

}

// switching to Right channel
digitalWrite(5, HIGH);
// supply -3V to Right channel control relay
digitalWrite(3, HIGH );
delay(500);

// switch to measurement
digitalWrite(4, LOW );
delay(300);

// vr and vl – bias battery voltage values, Left vl and
// Right vr channels

int vr = analogRead(2);

if ( vr > 145 ) {
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Right ch bat low !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Replace battery”);
while(true);
// lcd.noBacklight();
// lcd.setCursor(0,0);
// lcd.print(” “);
// lcd.setCursor(0,1);
// lcd.print(” “);

// switching off Right channel control relay by grounding
digitalWrite(4, HIGH );
delay(100);
digitalWrite(3, LOW );
delay(500);

//switching off all other relays
digitalWrite(5, LOW );

digitalWrite(4, LOW );
//while(true);
}

else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Right ch bat OK !”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“CheckingFilament”);
delay(3000);
lcd.noBacklight();
// lcd.setCursor(0,0);
// lcd.print(” “);
// lcd.setCursor(0,1);
// lcd.print(” “);
// while(true);
}

//Checking filament voltage
if (digitalRead(8) == HIGH)
{
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“NO FILAMENT VOLTAGE !” );
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(” “);
delay(5000);
//lcd.noBacklight();
while(true);

}
else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Filament Volt OK”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Switching ON Ug2″);
delay(3000);
//lcd.noBacklight();
// lcd.setCursor(0,0);
// lcd.print(” “);
// lcd.setCursor(0,1);
// lcd.print(” “);
// while(true);

}
// switch ON 6550 Ug2 board
digitalWrite(9, HIGH);

//amplifier warm-up
delay(60000);

// checking 6550 Ug2 voltage
int vg2 = analogRead(3);
if ( vg2 > 290 or vg2 < 250 ) {

lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ug2 out of range”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Ug2 = “);
lcd.print( vg2 );
//lcd.noBacklight();
//goto swichoff;
digitalWrite(9, LOW);
//delay(10000);
//goto swichoff;
while(true);
}
else {
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ug2 = “);
lcd.print( vg2 );
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Switching ON HV “);
delay(3000);
//lcd.noBacklight();
// lcd.setCursor(0,0);
// lcd.print(” “);
// lcd.setCursor(0,1);
// lcd.print(” “);
// while(true);

}

//swithching ON High Voltage
digitalWrite(10, HIGH);

// HV board warming up
delay(10000);

}

void loop() {
bool var = true;
while ( var == true )
{
int u_a_Left = analogRead(0);
int u_a_Right = analogRead(1);
if ( u_a_Left < 500 and u_a_Right < 500 ) var = true;

delay( 300 );
}

var = true;
while ( var == true )
{
int u_a_Left = analogRead(0);
int u_a_Right = analogRead(1);
if ( u_a_Left < 500 and u_a_Right < 500 ) var = true;

delay( 500 );
}
digitalWrite(9, LOW);
digitalWrite(10, LOW);

lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Ua was too high !”);

lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(“Ual=”);
lcd.print( u_a_Left );
lcd.print(“V”);
lcd.print(“Uar=”);
lcd.print( u_a_Right );
lcd.print(“V”);
while(true);

}

и схема соединения  компонентов  платы 12 В реле ( РЭС60 ) для коммутации линии тестирования.

arduino connection

Работает схема так: когда включается питание Ардуино, он подает высокий сигнал на реле 3, 4 и 5 и они включаются на 500 миллисекунд, подавая тем самым +3.3 Вольта на 3 В реле 6  около тестируемой батарейки. При этом замыкаются контакты S7 и реле уже удерживается включенным за счет батарейки смещения  Bat2. В то время Ардуино подает низкий сигнал на реле 4 и происходит считывание сигнала с линии, этот сигнал зависит от состояния батарейки Bat2, и если он более 145 единиц ( это около 0.7 вольта ), то Ардуино подает сигнал на монитор, что батарейка соответствующего канала разряжена и ее необходимо заменить, и последущий запуск усилителя блокируется. Чтобы вернуть реле 6 около батарейки Bat2 в первоначальное ( отключенное ) состояние, Ардуино на 300 мс заземляет тестируемую линию,  после чего все реле, включая 3, 4 и 5 и 6 отключаются и Ардуино возвращается в первоначальное положение.

Дополнено 18 сентября 2022 года. Переделан трансформатор питания накала ГМ-70.  Бывший на основе ОСМ-0.25 был заменен на другой с Ш-образным сердечником. Причина замены – видимо из-за отличия в магнитных свойствах отдельных подковок ПЛ-сердечника ОСМ-0.25 наблюдались значительные, около 0.7 вольта  различия в выходном напряжении плеч обмоток на боковых стержнях. Это в свою очередь приводило к плохой компенсации емкостей и гудению трансформатора в режиме питания накала ГМ-70 выпрямленным током. На Ш-образном сердечнике такого рода проблемы не может быть в принципе. Описание этого трансформатора есть  здесь.

 

Гибридный усилитель с германиевым транзистором в катоде выходной лампы

Потихоньку доделываю начатые ранее проекты.

Многие мои предыдущие работы показали большую перспективность схем с включением ламп по схеме с общей сеткой ( ОС ) . В этой работе будет представлена аналогичная схема усилителя, только тут с ОС работает выходной каскад.

В  одной из моих последних публикаций уже была похожая схема и макет усилителя на лампе 300В в выходном каскаде, но окончательную конструкцию я все-таки решил делать пока на менее мощной лампе 6С4С, так как 300В требует очень  большого напряжения на транзисторе, а качественных маломощных германиевых транзисторов на 160 – 200 вольт КЭ просто нет.

Как шасси для усилителя я выбрал неудавшуюся конструкцию усилителя на 2А3 ( см UU   ). Тем более, что там уже были подходящие по сопротивлению ( 3.5 КОм ) и по индуктивности первички ( 10 Гн ) выходные трансформаторы от фирмы James Audio 6133HS.  Переделка заняла всего три для и по завершении работы получилось вот такое вот творение.  Сначала схема усилителя.

Gibrid1В качестве драйвера я на этот раз выбрал более благозвучную ( и более линейную в пентодном включении ) чем 4П1Л лампу 10Ж12С  –  аналог знаменитой американской WE310А. Катодный резистор R3 сознательно не зашунтирован, хотя он и дает некоторую ООС, однако величиной его сопротивления по сравнению с внутренним сопротивление пентода можно пренебречь. В этом, кстати, еще одно преимущество пентода перед триодом – в случае триода резистор аналогичного номинала уже вносил бы очень значительную ООС и его пришлось бы шунтировать электролитом. А любой электролит в аудио цепях, на мой взгляд, это серьезный компромисс. Поэтому я стараюсь их ставить минимальное количество, а если уже без этого не обойтись ( как в случае БП и развязок по питанию ), то приходится выбирать самое лучшее. Например, конденсатор С4 –  Rifa  ( белого  цвета ). По моему наблюдению, шунтирование плохих электролитов пленкой  не особо спасает – паразитная индуктивность и высокий импеданс дешевых электролитов все равно делают свое черное дело.

Переменным резистором  R7  устанавливается режим выходной лампы, терморезистор  NTC1  нужно разместить как можно ближе к транзистору ГТ906, который желательно установить на хороший теплоотвод ( от корпуса можно не изолировать ).  Транзистор ГТ906 важно подобрать с минимальным обратным током коллектора.

Еще прокомментирую один нюанс – дроссель L1 в развязке по питанию, причем достаточно большой индуктивности. Это сделано умышленно, во первых – чтобы снизить требования к емкости последующего конденсатора – тогда можно избежать установки электролита и поставить качественный пропиленовый ( у меня Эпкос ). Во-вторых, чтобы избежать попадания  ВЧ помех в цепь пентодного драйвера – в этом есть минус применения пентода – он более чувствителен к помехам распостраняющимся по питанию. Дроссель купил на е-Вае, но можно его намотать и самому – к его величине активного сопротивления нет особых требований – поэтому его можно мотать самым тонким проводом, только бы не рвался при намотке. Величина активного сопротивления моего дросселя –   2300 Ом.   Да и индуктивность без больших проблем для звука можно снизить до 10 – 15 Гн.

 

dav

Косметически усилитель недоработан, некоторые погрешности  предстоит подчистить ( например винт М3 на РГ 🙂 ).

Пробные прослушивания были сделаны в двумя вариантами акустики – Симфония ( 3-е издание ) и мои последние самодельные щиты 2А12 –  AL130 – T-90 ( “купчихи” ).  Первое впечатление – выдаваемых усилителем 3.5 ватт совершенно достаточно для помещения в 25 кв метров. Что удивило – что купчихи оказались более чувствительными чем Симфония. Общее впечатление очень положительное – услитель всеяден – играет отлично все жанры. Сбалансирован тонально – самый глубокий бас и верхний регистр, а также вокал передаются ровно, без навязчивых предпочтений. И самое главное – транзистров не слышно вообще – чисто ламповый звук без кремниевого песочка или германиевого подзвона. При этом у усилителя есть очень важная для меня особенность – он прекрасно передает настроение, тонкую структуру и тональный баланс  музыки даже на самой минимальной громкости.  У прямонакалов качаемых по сетке это как раз всегда было слабым местом.  По крайней мере меня это всегда раздражало.

БП нарисую чуть позже, но он совершенно обычный классический на кенотроне.  Анодный трансформатор – от Антек ( две анодные обмотки по 340 вольт ).  Накалы ламп 10Ж12С питаются выпрямленным током от двух 6.3 В включенных последоваиельно обмоток анодного трансформатора,  накал кенотрона 5Ц3С ( в усилитель установлен выпускамый  Emission Labs аналог ) – от отдельного тороидального трансформатора с двумя обмотками по 2.5 вольта,  средний отвод уходит к дросселю LL1673.  Накал  выходных ламп питается от  двух вынесенных за заднюю часть усилителя 6 В аккумуляторов по 10 Ампер-часов каждый.

Учитывая цоколевку выходных ламп можно устанавливать только октальные 6С4С или  6B4G. Если поставить другие панельки ( и, конечно  накальные аккумуляторы ) то возможна замена на 2А3.

Добавлено 3 января 2019 года – снял АЧХ усилителя и 10 КГц меандр.  Исключительно хороший результат !  По уровню минус 3дБ  полоса от 8 Гц до 80 КГц ! Очень советую попробовать эту топологию.

Jamess_Audio James_Audio_10KHz

Усилитель в комплекте с колонками Симфония знял свое место в моем офисе в Риге.

Gibrid

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

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 находится 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.

Дополнено 27 сентября 2017 года.  Добавлен к макету тумблер, которым можно мгновенно переключить 300В в классический режим управления по сетке при том же драйвере. Тогда сравнение становится более корректным.  Что-ж, разница не в пользу классического варианта, особенно это было хорошо слышно на старых добрых колонках Technics 660.  С управлением по первой сетке тяжелые жанры звучат как-то неубедительно, плосковато, что-ли, особенно разница ощущается в нижнем регистре.