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.

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.

 

 

Двухтактный однотакт

В один из долгих зимних вечеров, когда было тотально нечего делать, а креатив требовал выхода, придумал я необычную схему лампового усилителя, основной элемент которой – каскод.  У этой схемы есть две особенности – в ней совсем нет межкаскадных конденсаторов и другая особенность ( положенная в заглавие статьи )  – это принцип работы выходного каскада. Конечно, это однотактный усилитель – через выходной трансформатор течет постоянная составляющая анодного тока. Но из-за того, что на выводы этого  выходного трансформатора подается противофазный переменный сигнал,  делает схему  сходной с двухтакным усилителем.

Ниже приведена принципиальная схема

6N5C_odnotakt_dvuhtakt

И реализовал я это дело за пару часов работы паяльником  в виде переделанного блока источника питания, один канал только.

6N5S_двухтакт_однотакт

Выходной трансформатор – TW10SE с Ra 1.2 КОма, предназначенный для 6С41С ( он в подвале шасси поэтому его не видно ) .  Он намотан из четырех секций первички, и впоследствии средняя точка секций была подключена через 47 мкф к общему проводу – от этого передача ВЧ стала лучше.

АЧХ по минус три дБ от 15 Гц до 40 КГц.  Ну что вам сказать про звук….   Бас конечно мясист и четок как у двухтакта, но….. триоды на выходе есть триоды. Простенько, неинтересно.  Забавная получиласть безделушка, но отодвинул я ее на полку до лучших дней.

Да, забыл сказать про один нюанс подмеченный  при прослушивании. Подключал усилитель к колонкам от Симфонии, к трехполоскам Technics SB 660 и обратному рупору на 4А-28.   Техниксы играли лучше всех.   Теперь я понимаю тех, кто жалуется на 4А-28 ! Этот широкополосник играет просто чудесно с пентодными выходными каскадами без ООС ( т.е. с ИТУНами )  – чисто, динамично и сбалансированно тонально.  А с современными чудесами хайэнда ( было бы правильнее эти универсальные мясорубки  с высоким коэффициентом демпфирования для тупой низкодобротной акустики назвать лжехайэндом )  – этот динамик теряется – тональность нарушается в сторону преобладания басов, и возникает желание добавить пищалку.  На самом деле не нужна 4А28 пищалка – ему нужен пентод. И тогда этот широкополосник будет неотразим.  Да, и простите за это лирическое отступление не по теме :-).

 

 

Ламповый комбик для флейты

Моя дочка Алиса играет на флейте.  И как-то в разговоре она посетовала, что трудно играть в больших или акустически сильно задемпфированных залах, к тому же, бывает необходимо внести реверберацию ( эхо ) или фонограмму.

Тут и  возникла идея сделать винтажный комбик по аналогии с гитарным, только немного более современный, с несколькими входами и возможностью подключать устройства синим зубом ( Bluetooth ). Сначала была идея ревербератор встроить внутрь комбика, но потом остановились на внешнем варианте педали и по существу остался только усилитель, коммутатор входов и Bluetooth.

Всегда нужно с чего-то начать. Началось все с динамика Philips AD1265 ( 8 Ом ), который у меня был в одном экземпляре и вполне подходил на роль, тем более он по паспорту – широкополосник с высокой 97 дБ чувствительностью. На деле все оказалось немного не так радужно, но об этом позднее.

Подобрал подходящий “винтажный” ящик из пресскартона, пристроил кожаную ручку. Ткань нашлась в закромах у супруги – и вот отправная точка есть.

kombik1

kombik2

Дочке внешний вод ящика очень понравился ( даже просила его не красить ! ) и закипела работа. Сначала усилитель, потом БП, потом Синий Зуб. Но обо всем по порядку.

Какую выбрать схему для усилителя ? Усилитель конечно буду делать ламповый.  Сначала ТЗ ( техническое задание ) – нужна выходная мощность около 3 ватт ( при чувсттвительности динамика 97 дБ этого более чем достаточно ), чувствительность по основному входу 2 вольта, по входу от Bluetooth  300 мВ, оба входа с регулятором громкости и тембра.  Полоса пропускания – даже альт-флейта не имеет в своем спектре тонов ниже 200 Герц поэтому и к выходному трансформатору требования по габаритам невысокие и полосу в 200  – 20 000  Гц обеспечит даже старый телевизионный выходник.

Схема усилителя.  После некоторых колебаний и первых проб с 6П15П на выходе по классической схематике, в конечном итоге я все-таки остановился на своем последнее время особенно любимом каскоде. Но для каскода нужно довольно высокое анодное напряжение, и появлась еще одна статья ТЗ –  обойтись его минимальной величиной. Я счел возможным ограничиться напряжением в 380 вольт, чего для получений 3-х ватт на выходе должно быть достаточно.

Основные детали. Сетевой трансформатор – R-core 44-х ваттный, купленный на е-Бэе, довольно компактный, у него есть обмотка 6.3 вольта и 120 вольт, из которых можно получить нужные 380 вольт постоянки через утроитель.  Чтобы не мучаться с накалом, на второй этаж каскода единственным кандидатом была 6С19П, как имеющая сравнительно высокое входное сопротивление в схеме с общей сеткой и высокое допустимое напряжение накал – катод ( 250 вольт ). Ну, и выходной трансформатор – давно у меня в закромах валялся ТВЗ1-1 с Ra около 6 КОм на 8 Ом.  Описание остальных деталей будет ниже.

Начал макетирование со схемы 6Э5П – 6С19П

cascode_6%d1%8119%d0%bf_6%d1%8d5%d0%bf_6

 

Вот тут уже в самом начале начались “фокусы” с динамиком. Сначала я думал что что-то не в порядке со схемой – резкий звук, резонансы, дребезжания и полностью нарушенный тональный баланс.   Оказалось, что динамик скорее всего очень очень долго где-то лежал и не использовался, настолько он был далек от того, что он далжен был выдавать. Только через трое суток “прогрева” он начал играть чисто и более-менее тонально сбалансированно. Но все равно, чтобы сгладить присутствующие пики на 2.5 – 4 КГц пришлось поставить режекторный фильтр между выходным трансформатором и динамиком.  Но от 6Э5П в конечном итоге пришлось отказаться – при заданном невысоком анодном напряжении  так и не удалось получить больше 2-х ватт выходной мощности. Пришло время наконец попробовать в каскоде E55L которую мне подсказал один из читателей моего блога, за что ему поклон.

Да, конечно E55L с ее 45 мА на вольт крутизной легко справилась с задачей и заветные 3 ватта на выходе есть ! Вот схема.

cascode_6%d1%8119%d0%bf_e55l

Ее полоса пропускания по -3дБ от 90 Гц до 45 КГц. Ток каскода 35 мА. Фон переменного тока отсутствует полностью,  если приложить ухо к динамику то слышен очень легкий белый шум. Кому интересно сравнение звукового почерка 6Э5П и E55L скажу, что хотя в общем почерк каскода остался, различие есть – в тональном балансе у E55L немного подчеркнуты высокие частоты ( выше 6 КГц )  и играет она немного суше, аналитичнее.

Блок питания

cascode_6%d1%8d5%d0%bf_6%d1%8119%d0%bf_cpu

Конденсаторы С2 и С3 на 350 вольт, С1 – на 250, С5 – на 450, С4 и С6 на 630 вольт.  Дроссель L1 – от старого осциллографа  ( С1-1 или С1-5 точно не помню ). Резистор R1 3-х ваттный, остальные – двухваттные.

По той причине, что блок питания на полупроводниках, а утроитель при включении на холодные катоды будет давать теоретически возможное напряжение 120 * 1.41*3 =  507 вольт, то во избежание повреждения конденсаторов блока питания сделана схема задержки подачи анодного напряжения,  уже опробованная ранее и описанная подробнее в одной из прошлых публикаций http://klimanski.com/2014/12/ с некоторыми изменениями – вместо диода D4  -диодный мостик, конденсаторы С1 и С3 – 4700 мкф на 16 вольт, резистор R4 – 10 Ом, R2 – 5.6 КОм, стабилитрон D2 – на 3.3 вольта,  реле – Tianbo HJR-4102 на 5 вольт,  транзисторы КТ3102А,  питается схема от накального переменного напряжения 6.3 вольта. Собрана схема задержки на макетной плате и расположена рядом с сетевым трансформатором. Параллельно реле включена цепочка из красного светодиода АЛ307 и резистора 240 Ом 0.5 ватт – для индикации. Свечение светодиода говорит о том, что реле включено и блок питания от сетевой обмотки в 120 В отключен – идет прогрев катодов ламп. После отключения реле, его нормальнозамкнутые контакты подают переменное напряжение на схему утроителя и светодиод гаснет.

Детали смонтированы на фанерной дощечке, перед монтажом входов “изделие” выглядело так:

img_7303_1 img_7305_1 img_7306_1 img_7307_1

img_7309_2

Теперь о предварительном усилителе для Bluetooth входа. Он был сделан по гибридной схеме моей разработки ( принцип описан в предыдущих публикациях ).  Он имеет коэффициент усиления равный 15-ти, и достаточно низкий уровень гармоник и звучит  великолепно – насыщенно, богато, объемно.  Схема не чувствительна к наводкам, помехам и качеству питания.

input

Резистор R6 – Двухваттный, остальные – 0.5 ватт. Конденатор С1 на 63 вольта, С2 – на 630 вольт, С3 –  электролит на 450 вольт.  Ток через лампу  2 мА, работает она в режиме с общей сеткой.  Транзистор согласует вход с довольно низким входным сопротивлением лампы, он должен быть обязательно германиевый, в принципе любой с коэффициентом усиления не менее 50.  Накал лампы – от накала ламп  выходного каскода.  Схема собрана на макетной плате.

img_7318_2_%d0%bf%d1%80%d0%b5%d0%b4%d0%b2%d0%b0%d1%80%d0%b8%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d1%8b%d0%b9

 

Ниже нарисована схема коммутации входов. Их  – два плюс Bluetooth вход.  Вход 1 подключен ко входу оконечного усилителя постоянно, его можно микшировать с BlueTooth входом или Входом 2 при помощи трехпозиционного переключателя S1 с нейтральной точкой  и регуляторов громкости R1 – R3, причем R1 – это сдвоенный ( стерео ) ALPS на 50КОм, у которого вторая секция используется для того, чтобы при минимальной громкости входа 1 не закоротить на общий входы 2 и Bluetooth.   Второй ALPS на 20КОм  ( R3 и  R4 )  тоже сдвоенный, одна секция обеспечивает регулировку громкости Входа 2, вторая секция – регулировку входа Bluetooth, то есть вход 1 можно либо слушать отдельно, либо  микшировать – или со входом 2,  или со входом Bloetooth.

inputs

 

Что представляет собой Bluetooth вход ? Это купленное мной на е-Вае простенькое изделие предназначенное для поключения телефона в автомобиле  ( ключевые слова для поиска –  Hight Quality Bluetooth 4.0 Hands-Free Car NFC AUX Kit for Smartphone ). К моему вящему удивлению, звучит эта штука прекрасно, АЧХ идеальная и шумов – ноль.

bluetoorth_player

Вот как выглядит готвое изделие.  Справа – сетевая кнопка, слева – переключатель входов S1, посередине – регуляторы громкости.  Сие изделие я  передал своей дочке на испытания в канун Старого Нового Года.

 

final

 

 

 

А вот подарок мне, для украшения мастерской от моей любимой –  на Рождество.

img_7313_%d0%b4%d1%83%d1%88%d0%b8_%d0%bb%d0%b0%d0%bc%d0%bf

 

 

Желаю всем радости, успехов во всех начинаниях и просто удачи в Новом 2017 Году !

Бульте благословенны мои братья и сестры !

 

 

 

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.

__________________________________________________________________________________________

О пропитке выходных трансформаторов

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.

/

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