Проект SE 9 Ватт усилителя с общей сеткой на лампах 6П31С и 2А3

Эта статься –  продолжение недавно начатой мной темы усилителей с общей сеткой, принципы и обоснование которой даны в предыдущей статье http://klimanski.com/?p=3778, а также отдельные исследования на эту тему даны в http://klimanski.com/?p=2792 http://klimanski.com/?p=1336 http://klimanski.com/?p=2842 http://klimanski.com/?p=3589

Можно ли из 2А3 ( или 6С4С – ее 6-вольтовая версия накала ) выжать 9 ватт в однотакте ? Если взять 40-ваттную версию 2А3 от JJ – то можно, скажете вы. А если из обычной, в штатном режиме ? Утопия. Если включать 2А3 в схеме с общим катодом – да, утопия. А вот оказыватся, в схеме с общей сеткой даже не заходя в критические для 2А3 режимы получить 9 ватт можно.
Но все по порядку. Первоначально собрал я вот такую схемку
gg_2a3_6y5i_4i1e
Здесь надо обратить внимание на схему драйвера для 2А3 – ее я почерпнул на diyaudio.ru и применил в своем усилителе для 6С33С   .  Только вход сделал тоже по схеме с общей сеткой – для того, чтобы тема была завершеннее.  Этот усилитель имеет достаточно  высокое для схем с ОС входное сопротивление – 7.5 КОм. Но вот мощность более 2 ватт с него снять не удается. Причина тому – низкое Ra выходного трансформатора. Но звук… В комбинации со щитом с 4А32  ( и AL130 как ВЧ звена  в нем ) – этот усилитель показал, что есть над чем работать. Даже в таком явно недоработанном виде звук был просто великолепный, насыщенный, с мясом, как некоторые говорят. Это как раз то, что я так долго искал у 2А3 и не находил в схемах с общим катодом – да,  звук был очень детальным, но как бы тонким, неосновательным, лишенным насыщенных красок, особенно в басовом регистре. Теперь все это ЕСТЬ  !

В ограничении уровне выходного сигнала была, правла, еще одна причина. Это сама 6Э5П с ее высоким током экранной сетки.  Заменил ее на 6П31с. Поет она чуть хуже, но как драйвер работает безупречно и тянет раскачку 2А3 примерно до 50 вольт на выходе. Кстати, отключив драйвер от выходного каскада я замерил входное сопротиваление 2А3 с схеме с ОС и 10К в аноде – получилось аж 2.5 КОм ! Весьма неожиданный результат, но когда я вспомнил, что говорит теория,  то понял – все верно.  Для ОС каскада

Rвх = (Ra + Ri ) / ( mu +1 )                       (1)

Подставив значения для 2А3 получаем = ( 10000 + 800 )/ ( 3.5 + 1 ) = 2390 Ом.  Прекрасное совпадение с экспериментом. Вот скорректированная схемка уже с 6П31С

gg_2d0b03_6d0bf31d181_6d0b311

На этой схемке вместо дросселя в катоде 6П31С  опробован трансформатор – с ПОС для второй сетки для снижения выходного сопротивления драйвера. Хотя это все работало нормально, но привело к росту гармоник и поэтому  снова  вернулся к варианту с обычным дросселем.

Приободренный, я продолжил эксперименты. Поставил тогда вместо 3K выходника другой – 6.5 К и подключая разные резисторы в нагрузку получил интересные результаты.  При выбранном анодном напряжении ( 300 вольт ) максимум отдаваемой мощности в схеме с ОС получается как раз в районе  Ra 6К, а минимум гармоник ( замерял уровень второй и третьей ) – при 10К.

Теперь нашел я в шкафу когда-то купленный на е-Вае выходник, как раз  10К, который якобы был сделал или вернее сказать  позиционировался продавцом – сейчас будете смеяться – как под ГУ-48 в СЕ !!!  Китайцы – веселый народ. Сами изобретательны, и нас заставляют немного подумать, куда бы пристоить ими сделанное г-но. Индуктивность первички этого транса – 18 Гн по китайскому измерителю индуктивности.

833_opt

Как бы так ни было, но с таким Ra теперь нужен драйвер, который бы выдавал не менее 40 – 50 вольт RMS  на катод 2А3. Ясно, что 4П1Л с этим не справится.  И 6Г1, которую я кстати пробовал – тоже.  Но должен отдать должное 6Г1 – лампочка звучит тоже чудесно.  К сожалению сделать полноценный входной каскад ОС с высоким усилением и достаточно высоким входным сопротивлением мне пока не удалось.  При попытке взять лампу с высоким мю, входное сопротивление каскада резко снижается ( согласно той же приведенной выше формуле (1) ) примерно до 1 КОм, чего для универсального усилителя явно маловато.  На форуме мне посоветовали сделать каскод.  Идея интересная тем, что при этом мы получим хорошую развязку входа с выходом при довольно высоком усилении – ведь теоретически усиление каскода равно мю в квадрате ( понятно, при одинаковых лампах на этажах ) .

С постороением каскода для усиления НЧ получается небольшая проблемка с выбором лампы. Если для усиления небольших сигналов это не играет какой-либо роли, и можно брать одинаковые лампы, то для получения максимальной амплитуды на выходе каскода тут нужно, чтобы напряжение на нижней лампы было поменьше, а ее смещение не нужно высоким ( по входу более 2 вольт нужно редко ). А вот на верхней лампе хорошо бы иметь максимально большое напряжение катод – анод, но при достаточно высоком потенциале между катодом и сеткой – чтобы во всем диапазоне амплитуд верхняя лампа не заходила в область токов сетки.   И это при Iа1 = Iа2 – то есть при равенстве токов анода через обе лампы.  Понятно, что тут одинаковыми лампы на первом и втором этаже могут быть только если имеется очень широкий раскрыв анодных характеристик. В качестве кандидатов на первый этаж я выбрал лампы, способные работать с при низком анодном напряжении – 30П1С, 1626,  6П1П, 6П9, 6Н6П, триод 6Ф1П. На втором этаже сначала оставил ту же 6Г1 – у нее достаточно хороший раскрыв характеристик при совершенно достаточном мю=16.  Есть вариант использования только одной лампы в обоих этажах – это 6Ф1П,  6Н6П или 6Н12С.

Но в любом случае я столкнулся с проблемой недостатка анодного питания для входного каскада, который как видно – питается от второй сетки 6П31С. Поэтому пришлось вопрос решить иначе. Раз анодное для 2А3 300 и более вольт, а для 6П31С нужно не более 170, вместо того, чтобы ставить балласт и гасить 300 в 170, было решено сделать отдельный двуполярный источник питания на УФ диодах. При этом от положительной полярности питается анодная цепь 6П31С, а от отрицательной – первый этаж каскода. При этом возникает только вопрос, как изолировать входные сигнальные разъемы от высокого потенциала, но эта проблема решается просто – входным трансформатором, который в дальнейшем можно сделать с отводами для РГ. Получилось нечто такое

gg_2d0b03_6d0bf31d181_6d0b31_6d0bf1d0bf_d0bad0b0d181d0bad0bed0b41

Хотя скажу честно – 6П1П на роль входной подходит плохо. Она производит очень большую вторую гармонику. Это видно по приборам.  На слух – это не заметно никак.  Так вот. Эта схема, если в Ra выходного трансформатора сделать близким к 5 – 6 КОм, что оптимально для получения максимальной мощности,  выдает уже 9 ватт на 8 Омах при Кг не более 10 %, доминирует вторая гармоника. При Ra 10К как на схеме, получаем более низкий Кг, но максимальная мощность получается около 7 ватт.

Слегка модифицировав эту схему под лампу 6Н6П получилась более чистенькая по гармоникам картина, но по звуку мало отличающаяся. Звук очень выиграл от замены 6Н6П на 5687 JAN.

gg_2d0b03_6d0bf31d181_5687_d0bad0b0d181d0bad0bed0b4

Но длительное прослушивание, к сожалению, так и не привело к выходу на уровень тех двух простеньких схем вначале статьи. Поэтому можно сказать, что тема весьма перспективна, но требует дальнейшего изучения.

На форме дийаудио.ру есть ветка с обсуждением этой темы http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=4020.0. Спасибо всем форумчанам, кто отозвался.

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

О философии построения аудиосистемы

Трудно сказать, что сподвигло меня к написанию этой работы. Наверно склонность к анализу явлений, которые наблюдаю и из любви к познанию окружающего мира. Меня всегда восхищало многобразие окружающих нас явлений. Очень увлекался я и астрономией, и химией, и электроникой, В политехническом  институте – как впрочем и все остальные –  и пусть без особого интереса, но изучал и математику, физику, теоретическую механику и особенно запомнилась и увлекли философия, кибернетика и программирование. Программирование,  правда,   было в комбинации с ЭВМ Минск-22 еще….    Как давно это было !  Но, видно уже от этого у меня особая любовь к лампам :-)))    Ну, короче, во мне всегда жило желание разобраться в изучаемых явлениях немного подробнее, чем этого требовал курс обучения….

Вот также обстоит дело с построением ламповых усилителей. Этим делом я уже увлекаюсь наверно около 10 – 12 лет. За это время много чего переделал, перепробовал и переслушал – слава Богу, есть для этого и здоровье, и время, и деньги. И последние два – три года один вопрос мне не дает покоя – почему некоторые усилители звучат, а некторые, сделанные по тем же принципам, только на другой элементной базе – нет. Вопрос конечно странный – скажете вы ! Понятно, есть детали хорошие и есть плохие. Есть инженеры хорошие и плохие. Согласен с этим. Но есть еще нечто, в чем должен честно себе признаться каждый специалист, кто занимается построением, например, ламповых аудиоусилителей – часто нет возможности 100 % предсказать, как запроектированная схема будет звучать – все говорят одну стандартную фразу – надо собирать и слушать ! То есть даже специалист высшего класса, учитывающий все известные на сегодня научные теории и гипотезы – не может быть полностью уверенным в конечном результате. Вот это немного  смущает и стимулирует к попыткам разобраться. Скажу честно – эта статья – не содержит ясных ответов, а может быть даже  больше ставит вопросы. Но дорогу осилит идущий.

И маленькое отступление.  Я – не специалист в физике и электронике – поэтому прошу извинить за возможные неточности.

Поэтому начну рассуждения с азов, как бы сам для себя.  А что такое звук ?  Это волновые колебания воздуха, генерируемые их источниками ( музыкальные инструменты, голосовые связки, например )  и воспринимаемые нашим слуховым аппаратом.  Отметим некоторые моменты:

1. Воздух, как любая материя,  имеет некоторую плотность, поэтому он обладает упругостью.

2. Звуковая волна одной частоты от одного точечного источника в общем случае описывается волновым уравнением p (xt) = p0 cos (ωt ± kx).

3. Звук имеет некоторую конечную скорость распостранения.

4. Слуховое воприятие человека неидеально, причем человек не только может слышать лишь ограниченную область частот, но и чувтсвительность уха к разным частотам неодинакова.

5. Музыка – это очень сложная суперпозиция различных волн, которая уже не описывается таким простым выражением, как в пункте 2 выше.

Вот так, шаг за шагом давайте теперь подробнее попытаемся разобраться, какие выводы можно из этого всего сделать.

Начну с рассуждений по пунктам 2 и 5.  Даже если открыть описание звуковой волны из Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B0

\frac{\partial^2\Psi_i}{\partial t^2}-\sum_{j,k}A^j_{i,k}\frac{\partial^2\Psi_j}{\partial x_k^2}=0, ( 1)

– а это дифференциальное уравнение второго порядка –  уже можно понять, что та примитивная гипотеза о адекватном описании звуковой волны как синусоиды на экране осциллографа является лишь очень грубым первым приближением для уровня школьников старших классов.  А ведь заметьте – почти вся сегодняшняя звуковая аппаратура постороена именно исходя из предположения об адекватности этой примитивной модели.  Что из этого следует ? А то, что инженер,  проектируя усилитель низкой частоты  исходя из учета этого примитивного представления,  изначально закладывет в проект проблему.  Где выход ? Сначала давайте от формул спустимся на землю и посмотрим, как сегодня происходит запись звука в студии.  А запись практически в 100 % случаев ведется на микрофон, который представляет собой электромагнитный прибор, катушка которого генерирует электрический ток в соответствии с колебаниями мембраны, которая, в свою очередь, как мы предполагаем, колеблется в такт с приходящей звуковой волной. Если отбросить пока несовершенства самого микрофона, то  можно  в приближении сказать, что электромагнитная катушка является источником электрического тока, форма которого должна отражать характер исходной волновой функции (1).  ( конденсаторный микрофон не имеет катушки индуктивности, но его принцип работы по сути тот же – звуковая волна вызывает измение емкости постоянно-заряженного конденстора, что приводит к возникновению тока в цепи усилителя ). Теперь поговорим о следующей этапе – звукоусиление. Микрофон нагружен на некоторое входное сопротивление усилителя – опять-таки, если  пока  не говорить о некотором активном и реактивном сопротивлении соединительного кабеля.  Для того, чтобы понять, что будет происходить при изменении входного сопротивления усилителя, давайте проведем аналогию с генератором переменного тока, который в нормальном режиме работает на некоторую нагрузку – что будет, если нагрузку отключить ? Понятно, что  ничего хорошего не будет.  ЭДС самоиндукции, возникающая в генераторе приведет к опасному повышению напряжения на генераторе .  Но эта ситуация в случае со звукоусилением эквивалентна огромному входному сопротивлению усилительного каскада. И согласующий резистор на входе Rc

Рис. 1.

мало помогает – получается,  формально согласовав таким образом  микрофон и вход усилителя, мы фактически производим детектирование исходного сигнала  на этом резисторе и теряем часть  информации, поступающей от мембраны.  Потому что ток через сетку правой лампы практически не течет. Если вначале мы имели некторую функцию где переменными являются  напряжение U и ток I, то после детектирования на резисторе , мы получаем на сетке ( или на базе, истоке ) микрофонного усилителя ( если он подразумевается с огромным входным сопротивлением ) фактически более примитивную временнУю реплику U = f ( t ) начальной волновой функции . Вот к чему приводит упрощение представления о волне как сложной функции – при дальнейшем усилении или любой другой обработке звука,  если мы соглашаемся с представлением о звуке, как о простой синусоиде  U = sin ( t ),  мы просто теряем часть той информации, которая была заложена изначально в записываемом сигнале. И отсюда следует простой вывод – высокое входное сопротивление каскада – это зло, а не благо.  Практических доказательств тому есть очень много, когда казалось бы с инженерной точки зрения неэкономичный и сложный в реализации каскад с общей сеткой оказывается звучит намного лучше, например для МС головок и в ЦАПах, чем классический каскад с общим катодом, а тем более – катодный повторитель.  Так что основная проблема катодного повторителя – это не столько ( или не только ) ООС,   сколько его огромное входное сопротивление.  Фактически тем же страдает и каскад с общим катодом, если не брать во внимание сеточный резистор, который, как уже говорилось, фактически детектирует входной токовый сигнал  в напряжение.

Немного о трансформаторах.  Известный конструктор ламповых усилителей Сусуму Сакума http://www.spbaudio.narod.ru/sakuma.htm говорит так:    “Многие японские аудиофилы используют усилители с большой мощностью, чтобы получить мощную середину и бас. Но превосходные громкоговорители  ………. отвергают грубую силу (power)”.   Самая главная цель – это не “Power” (сила, мощность), а “Energy” и “Frame of tone” Единственный способ добиться Energy и Frame это установить много трансформаторов, хотя я не могу дать вам научного обоснования этого…..”   То есть Сакума для получения энергичного звука ставил в усилитель побольше трансформаторов – и на вход, и межкаскадные, и на выход…  Давайте теперь обратим внимание на акустическую колонку – что она собой представляет ? Микрофон не напоминает ? Ага ! тот же принцип,  но наоборот. Усилитель создает в динамике электрическое поле, которое находясь в постоянном магнитном поле двигает мембрану. Круг замкнулся.  Микрофон – усилитель – колонка.  Начало и конец – токовое управление ! А что мы делаем по середине ?  Все строим и строим усилители напряжения,  совсем забыв о токовой составляющей, просто детектируя ее на входных балластных резисторах….  А Сакума, видимо эмпирически и интуитивно чувствовал, что транформатор в усилителе вовсе не является инородным телом – он продолжает работу начатую микрофоном ( или виниловой головкой ) и передает ее на завершение звуковой колонке.

Я продолжил рассуждения, навеянные работами Сакумы дальше. Теперь логично было бы уйти вовсе от каскада с общим катодом ( на “левой” лампе )  и построить что-нибудь на лампе c токовым управлением, которая давала бы усиление и то поку, и по напряжению. Это так называемые “правые ” лампы, которые работают с токами сетки.  К сожалению отсутствие коммерческого спроса на такого рода электровакуумные приборы привело к тому, что их вообще-то совсем мало. Маломощных почти нет вообще, а из мощных ламп мне вспоминается только Г-811.  Поэтому в качестве предварительного каскада напрашивается попробовать каскад с общей сеткой – пусть он не дает усиления по току, но зато он дает усиление по напряжению при токовом управлении.

Кстати, все упомянутые выше аргументы подтверждают то мнение аудиофилов, что цифровые источники нельзя считать хай-эндом – т.к. звук в этом случае – это плоская реплика в виде оцифрованного потенциала и в принципе здесь исправить или улучшить что-либо уже нельзя никак.  Следуя этой теории, получается, что “правильными” источниками могут быть только аналоговые источники – винил и магнитная пленка. Сам я пока в этом не имел возможности убедиться.  Но теперь определил для себя путь куда надо идти.

Вот в кратце тот ход моих мыслей, которые привели к поиску решений построения УНЧ на левых лампах в каскадах ОК и на обычных лампах в каскадах с ОС.

Пробуйте, слушайте, восхищайтесь.

Спасибо за внимание.

Дополнено 12 августа 2014. Конечно совсем списывать со счетов каскад с ОК наверно рановато.  Прочитав поподробнее очень толковую книжечку А.М.Бонч-Бруевича “Применение электронных ламп в экспериментальной физике” М., 1956, до меня дошло,  что каскад с ОК можно заставить работать и как усилитель тока тоже ( пусть и  с довольно высоким входным сопротивлением ), только нужно подобрать правильно его режимы.   Но об этом  в следующих публикациях.

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



Ламповый усилитель Сакумы без Тамуры

Давно уже мечтал навестить ресторан Конкорд под Токио – его держит теперь уже пенсионер Сусуму Сакума – известный конструктор ламповых усилителей и знаменитый своим нестандартным подходом к этому делу. Известна его любовь к прямонакальным лампам типа 211, 300В и т.п., а также Сакума любил эти прямонакалы обильно “сдобривать”  разного вида трансформаторами – помимо выходного он еще как правило добавлял межкаскадный, а иногда еще и входной.  На этой неделе я связался с господином Ямамото  ( он создал вэб-страницу для поклонников прямонакалов – http://www10.big.or.jp/~dh/ – почитайте, там много интересной информации и практических схем )  и он сообщил мне грустную,  так он сказал сам, новость – Тамура больше не выпускает трансформаторов, которые ставил в свои усилители Сакума. То есть остается или искать замену, или – а почему бы и нет ? – попробовать намотать самому. И я вот решил попробовать.  Как выходную лампу сначала я выбрал 300В а как входную – 45 от Силвания. Начальная схема была такой

dh_300b

maketik_sakuma1

В качестве АС – широкополосник Lowther PM2a. Да, мои дорогие -мне пришлось потратиться и купить знаменитый Лоутер – ведь Сакума очень любил PM6, но мне по случаю подвернулся ремонтированный самим Лоутером динамик за треть цены нового. Звуковая катушка намотана серебряным проводом, сопротивление 15 Ом. Как выходник я приладил мною намотанный на железе от ТС180 для ГУ-50 http://klimanski.com/?p=3553 ( по мощности и Ra он не совсем подходит под 300В, но для первых опытов можно поставить ). Межкаскадник поставил готовый – китайский  LM2004N с коэффициентом передачи 1:1. Учитывая высокую чувствительность Лоутеров,  даже небольшого усиления этих двух каскадов хватало для озвучивания помещения в 25 кв. метров на нормальной громкости. Но приборы неумолимо показывали, что это всего лишь 0.5 ватта выходной мощности.  Чтобы раскачать 300В нужно слишком много, подумал я, и заменил 300В на 2А3 Electroharmonics  – звук с ней мне поравился больше, да и для взятого мной выходника с Ra=3KОм и сечением сердечника 9 квадратов она уже вполне уместна ! А вот 45-ку я заменил тоже на 2А3 – но уже потому, что с имеющимся межкаскадником она на АЧХ давала слишком много горбов в ВЧ области.  Чтобы выйти на положенную мощность, нужно или добавлять еще один каскад, или, как это делал Сакума – поставить входной трансформатор.  Для начала я решил попробовать обойтись трансформатором – и намотал внавал, без секционирования, на оказавшимся под рукой ПЛ железе 8х32 проводом 0.18  – всего 3400 витков с отводами через каждые 800 витков.  Вот сердечник – два каркаса склеил из картона сам.

8x32_core

На средний отвод подавал сигнал от генератора,  а с верхнего отвода получившего автотрансформатора подавал на вход уже удвоенное напряжение. Индуктивность обеих обмоток, измеренная китайским мультиметром была 16 Генри.  Вот схема того, что получилось:

dh_2a31

Чтобы не быть предвзятым, сначала я послушал этот УНЧ “без Тамуры”.  Звук мне очень понравился ! Чистый, прозрачный,  тембрально богатый, как положено прямонакалу очень детальный и живой на малой громкости. Особенно понравилась фортепьянная музыка (В.Рябчиков Русская фортепьянная музыка Х!Х века SVCD-151 июль 2011 ),  также прекрасно звучит виолончель М.Растроповича – богато, глубоко и детально. Теперь я понимаю почему любил такого вида системы Сакума ! Она прекрасно передает эмоции исполнителя – музыка прямо трогает струны души и заставляет сопереживать.  И еще мне стало понятно отчего мне хуже удались мои первые опыты с прямонакалами ( смотрите более ранние мои “творения” ) – я мало ставил трансформаторов ! Точнее совсем не ставил – кроме выходного – ничего !  Правда, не знаю,  упомянуть ли это как минус, – озвучивать фильмы-катастрофы при помощи этого УНЧ с Лоутером лучше не надо. Хотя, если подключить сабвуфер – уверен – пойдет на ура и это !

Блок питания – классический на кенотроне 5Ц3С ( тоже, кстати, прямонакальный ):

bp_dh1

И вот под занавес – АЧХ получившего усилителя ( нагружен на активное сопротивление 12 Ом,  автотрансформаторный РГ на максимуме громкости )

moj_spep_up_2a3_2a3_12_ohms

Как видим – на уровне -3дБ полоса от 15 Гц до 38 КГЦ ! По моему скромному мнению, для так грубо прикидочно намотанного входного трансформатора – просто великолепный результат. Так что можно обойтись и без Тамуры.  Осталось немного подработать входной трансик и намотать межкаскадник –  подозреваю, что горбы в ВЧ области как раз от китайского LM2004N. Уже припас железо от ТС-100 – осталось определиться с его коэффициентом трансформации и найти свободного времени для намотки.    О результатах чуть позже доложу !

В заключение хочу сказать спасибо форумчанам Дийаудио и особенно Алесандру ТАНКу за дельные советы. Кстати, читайте на этом форуме ветку о прямонакальных лампах http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=558.0

ЗЫ –  динамик PM2a  у меня был закатан в рекомендованный Лоутером корпус MedallionII.  О нем напишу отдельно.

medallion_ii_lowther

Дополнено 1 июля 2014 года. Перемотал входной трансформатор, тем же проводом 0.18мм, только не внавал, а аккуратно, на намоточном станке, с межслоевой изоляцией 0.1 мм из бумаги для гриля. По сути она не нужна, я это сделал только для снижения паразитной емкости.  И плюс – сделал отводы для регулятора громкости. На первом каркасе от начала намотки – выводы от 3, 10, 25, 50, 90, 150, 250, 400, 600, 900, 1300 -го витка, всего на первом каркасе – 1800 витков, второй каркас – тоже 1800 витков с отводами через каждые 600 витков – всего 16 отводов включая начало и конец. У меня как раз есть галетник на 16 позиций. От перемотки входного трансформатора звучание системы не изменилось. Приборами пока не тестировал.

Пару замечаний.

Номиналы блокировочных конденсаторов С2 и С3 в катодах обеих ламп пришлось примерно удвоить – несмотря на красивую АЧХ бас все-таки небыл убедительным.

И колоночный провод. Казалось бы – для 15 ом динамика 0.75 кв.мм.  медной моножилы ( пусть длиной около 2.5 метра – это всего 0,06 Ома ! ) должно быть более чем достаточно. Но когда я заменил этот временный эрзац  на совершенно обычный магазинный колоночный из OFC меди – у Лоутера словно прорезался доносившийся ранее откуда-то издалека голос.

Проект  пока не закончен.

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

СРПП на основе входного каскада с общей сеткой. Grounded grid SRPP

Каскадом усиления с общей сеткой я заинтересовался после ряда публикаций в журнале TubeCad а также после многочисленных положительных отзывах о звучании этого типа схем, особенно в качестве входного для МС головок для винила. Еще каскад с общей сеткой пробовали применять для построения лампового выхода ЦАПов.  Правда, если для МС головки низкое входное сопротивление такого типа каскадов – это не проблема, то для других случаев это не есть хорошо.

Мною уже были сделаны некоторые начальные опыты с каскадом с общей сеткой ( ОС ) –   http://klimanski.com/?p=2792http://klimanski.com/?p=1336 и http://klimanski.com/?p=2842 .

Вот классическая схема с общей сеткой  ( ОС )

gg2

Ее параметры получаются невеселые ( все измерения сделаны с лампой 6Н8С )  – по замеру входное сопротивление 250 Ом, выходное – 8.5 КОм – то есть входное сопротивление ниже чем выходное в 34 раза !!  При подаче на вход 1 вольта  RMS на выходе получаем 7 вольт. И усиление не блещет, правда половина входного напряжения падает на R8.   Если это не брать во внимание, то Кус будет 14. По гармоникам – третья минус 52 дБ, картинка вот такая ( этот, а также все прочие спектры гармоник сняты при уровне выходного сигнала около 7.5 вольта )

gg_classic_wout_pfb_7vout

Теперь немного теории. Что она говорит для каскада с общей сеткой ? Информации а инете немного, но кое-что найти удалось. Вот напрмер отсюда http://www.w8ji.com/grounded_grid_amplifiers.htm можно найти, что выходное сопротивление каскада может быть посчитано по формуле

Ro = rp + (μ + 1)Rs,

а входное сопротивление – по формуле

Zin =   ( Rp + Zload )/ (µ + 1), где

Rp –  внутреннее сопротивление лампы

Rs – сопротивление генератора ( входа )

Zload  – анодная нагрузка

µ – коэффициент усиления лампы.

В упомянутом источнике это не сказано, но очевидно имеется ввиду, что катодный резистор и Zin включены по переменному току параллельно,  поэтому реальное входное сопротивление каскада будет соотвественно еще меньше.  Ценность указанной формулы в том, что она дает ключ к пониманию того, как можно увеличить входное сопротивление каскада с общей сеткой;

1.  Увеличить величину катодного резистора;

2. Взять лампу с бОльшим внутренним сопротивлением;

3.  Нагрузить лампу на максимально возможное анодное сопротивление;

4.  Взять лампу с минимальным мю.

Последний вариант плох, потому что все лампы с низким мю – как правило токовые ( типичный пример – 6С19П и 6Н5С ) – а ведь каскад с общей сеткой не дает усиления по току, и поэтому такая лампа в каскаде с общей сеткой почти бесполезна – она требует драйвера с таким же большим током. Тут даже получается наоборот – чтобы от каскада ОС получить усиление по напряжению или мощности лучше брать лампы со средним или даже высоким мю.

Варианты 1 и 3 в случае активного сопротивления работают только до известных пределов – анодное питание не безгранично, да и ток анода нельзя уменьшать  ниже заданной величины. Тут есть только вариант с заменой активного сопротивления на динамическую нагрузку – дроссель или гиратор.    Но все по-порядку.

Я уже делал попытки увеличить входное сопротивление ОС каскадов – например при помощи дросселя в катоде http://klimanski.com/?p=1336 . Для схемы ОС с дросселем в катоде параметры по входному сопротивлению заметно лучше – Rвх = 1.2 КОма, а Rвых = 11.2 КОм.

Теперь  попытаемся еще улучшить эти параметры и для снижения выходного сопротивления сделаем такую вот схему включения каскада с ОС – по аналоги с СРПП

gg_srpp11

В качестве подопытной лампы я выбрал 6Н8С, и для указанной схемы без цепи ПОС ( без резистора R10, R9 равно 100К ) получились такие параметры – Кус = 15, входное сопротивление – 360 Ом, выходное – 3 КОм.  Заметный прогресс в выходном сопротивлении есть, но… Не очень радует входное сопротивление…

Теперь, по аналогии с моими первыми попытками работы с ОС каскадом, в катод был поставлен дроссель LL1668 с такими параметрами – активное сопротивление – 680 Ом, индуктивность – 76 Гн ( замерена китайским тестером ) – посмотрим, что изменилось теперь.

gg_srpp_ll16681

Теперь , если без ПОС, то Кус практически не изменился – 15,6 но входное сопротивление сразу увеличилось до 1,5 КОм ! Правда, даром это не проходит – теперь увеличилось и выходное сопротивление – 4 КОм. Но вот, если мы теперь вводим ПОС в виде резистора R10 величиной в 10КОм, то входное сопротивление увеличивается до 3 КОм, при лишь небольшом росте выходного – 4.3КОм.  То есть, цель практически достигнута – входное сопротивление каскада почти сравнялось с выходным.

Продолжение лабораторной работы. Теперь ставим пентод вместо верхнего элемента.

gg_srpp_ll1668_6j4

Что получили в итоге ?  По входному и выходному сопротивлению изменения небольшие. Входное сопротивление без ПОС – 1.5КОм, с положительной обратной связью в ( резистор R10 – 10КОм ) – 2.8 КОм. Выходное сопротивление осталось примерно  на том же уровне – 4.8К если без ПОС и 7.4 КОм с ПОС.  Однако что изменилось в лучшую сторону – снизился уровень 3-ей гармоники с минус 52 дБ для триодного варианта до минс 62 дБ для пентодного.  Вторая гармоника – минус 43 дБ.

srpp_6j4_wout_pfb_8vout

Теперь еще одна вариация на эту же тему. Катодный повторитель за каскадом с ОС.

gg_srpp_ll1668_6j4_kf3

В  таком варианте выходное сопротивление каскада снижается до 140 Ом, но расплатой за это – рост гармоник -третья гармоника составляет минус 48 дБ для 7 вольт на выходе.

kf_8vout

И  в довершение – схема драйвера по аналогии с собранным ранее  однотактником на 6С33С  http://klimanski.com/?p=1253 плюс спектр гармоник – третья на уровне минус 52 дБ.

gg_6d0b64

gg_veiss_wo_pfb_7vout

И вот получились такие данные  – входное сопротивление – 3,6 КОм, выходное – 670 Ом,  Кус – 20.8.  На этом это исследование можно закончить.  Хотя результаты его положительны – входное сопротивление теперь уже в пять с лишним раз выше выходного при Кус = мю ! Но цена тоже большая – дополнительно лампа 6Ж4  и дроссель L2.

Чтобы избежать применения другого дросселя, попробуем снова вернуться к схеме СРПП, но теперь нагрузку в виде катодного резистора верхнего этажа заменим на динамическу нагрузку   на транзисторе МП26Б ( просто я у меня был такой в коробочке ) с h21э = 48

gg_srpp_ll1668_transistor

Теперь произошли такие изменения – входное сопротивление возросло до 12 КОм ( !! )  а выходное стало около 1 КОм.  А коэффициент усиления схемы – 20 раз, то есть равен мю лампы. В таком виде этот каскад уже можно пробовать на входе усилителя, что, кстати обязательно попробую сделать, чтобы выяснить, как меняется звуковой почерк  каскада от введения германиевого транзистора.

Но перед прослушиванием – еще одна попытка еще улучшить работу каскада. Из теории известно, что в первом приближении входное сопротивление каскада равно

Rinp = (Eg/Ip) = (Ri + RL)/(μ + 1)  ( http://livinginthepast-audioweb.co.uk/index.php?p=vappccts )

и плюс катодный резистор – получается включен параллельно этой величине.   У меня была 6Г7 ( у нее Ri = 55 K,  S=1.3 мА/В  и мю 70 ), у которой, что очень удобно, верхний колпачек выведен к первой сетке и получается что его можно просто закрепить хомутом к корпусу.  Как верхнюю я оставил 6Ж4, так как крутизной она должна быть по возможности поболее, а у нее S = 11 мА/В.  Ну, и для обеспечения нормальной работы этих ламп пришлось несколько увеличить анодное питание.

gg_srpp_ll1668_transistor_6g7_6d0b641

По усилению в результате получили большой выигрыш – 70 раз, как и должно быть. Но вот входное и выходное сопротивление практически не изменились – это плата за высокое Ri 6Г7. Поэтому на этом я пока остановлюсь.

Как итог – добавлением одной лампы, дросселя, транзистора и ПОС удалось увеличить входное каскада с заземленной сеткой до 10 – 15 КОм, а выходное сопротивление снизилось до 500 – 1000 Ом, чего вполне достаточно для построения многокаскадных схем из подобных узлов. Чем я и займусь.  Отпишу обязательно о результатах.  Всего доброго !

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

Выходной трансформатор для однотакта на ГУ-50. GU-50 SE output transformer

Это моя вторая попытка взяться за ГУ-50. Когда-то давно сделал великолепко звучавший однотакт на этой лампе в триодном включении http://klimanski.com/?p=66 , но аппарат тот я подарил знакомому, и сейчас захотелось сделать для себя. Делать копию нет смысла, поэтому решил взяться за дело учитывая накопленный опыт. Вдохновил также опыт коллег по этой теме http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=2324.0 также спасибо за идеи Михаилу Цертию, вот ссылочка на его сайт https://sites.google.com/site/moiusiliteli/Home/zvukotehnika/lampy/gu-50—vzroslaa-tema там тоже есть описание усилителя на этой лампе. Если Михаил уже давно мотает выходные трансформаторы сам, то я за это дело взялся третий раз в жизни. Первый был выходник под 6С33С СЕ, мотал на ОСМ0.1 не зная, что это железо катастрофически мало для этой лампы. Потом был перерыв и потом я сам рассчитал и намотал СЕ выходники под 813 лампу в пентоде.
Расчет выходника был сделан по этой программе http://klimanski.com/?p=3291.

Исходные данные для ГУ-50 таковы: Внутреннее сопротивление 800 Ом, Выходная мощность – 5 ватт, Приведенное сопротивление анодной нагрузки 3 КОм, Сопротивление нагрузки – 15 Ом ( под имеющиеся у меня 4А32 ). Вот распечатка результатов расчета, данные по железу приведены для ТС180, которое как оказалось очень хорошо подошло
gu_50_triode_ras4et
Трансформатор ТС180 – оказались как-то у меня парочка этих красивых изделий в коробочке с надписью “трансформатор….. игрушка….сделай сам….для детей школьного возраста”. Ха-ха ! Мне уже 53….. Ну да ладно…. ;-)))

img_6642_2

Когда-то давно их купил на вещевом рынке совсем за лимонад. Осталось только разобрать и размотать уже имеющуюся первичку. Что здорово – в комплекте были контактные скобочки, которые очень пригодились.
Из провода под рукой был 0.355 по меди – опытным путем наматывая на каркас определил, что не мучаясь с особо плотной укладкой получается 113 витков в слое. Было решено намотать на каждом каркасе 2 секции первички с вторичкой между ними, причем по причине того, что наружние секции первички двух каркасов потом соединяются последовательно образуя одну секцию, наружний слой сделан примерно в 1.5 раза меньше, чем внутренний. Вот схема намотки и коммутации выводов секций:

opt_ts180

Итого – первая секция – 6 слоев по 113 витков – 678 витков, причем начинаем мотать справа налево, ( как вторую секцию первички ), а вторичку кладем начиная слева. Тогда будет соблюдено правило минимальной динамической емкости между первичкой и вторичкой. Вторая секция первички – четыре слоя.
Как межслоевую изоляцию я использовал синтокартон 0.18 мм, между обмотками – удвоенный слой той же изоляции. Как немагнитный зазор использован тот же синтокартон 0.18мм. Стекловолоконную сетку, которой я пользовался наматывая выходник под ГУ-13 между слоями этот раз я не ставил – для триода снижение емкости в анодной нагрузке не так существенно.
Обмерил трансформатор в статическом режиме.
Сопротивление первички активное – 70 Ом
Сопротивление вторички активное – 0.6 Ома
Приведенное анодное сопротивление – 3 КОм
Индуктивность рассеяния – 16 мГн
Индуктивность первичной обмотки – 5 Гн по измерителю индуктивности на 100 Гц и 12 Гн при подаче 5 Вольт 50 Гц.
Также замерено АЧХ на ГУ-50 с фиксированным смещением, анодное 370 вольт, ток анода 100 мА. АЧХ получилась такого вот вида:
gu_50_moj_opt_1w_band

Что радует, АЧХ имеет плавный вид, без резонансов в ВЧ диапазоне. И то, что фактические замеры соотвествуют расчетам, точнее –  полоса пропускания даже шире расчетной. Вот само готовое изделие

img_6639_2

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