Sergei Klimanski

   Здравствуйте друзья !  Это описание моей уже очень давней попытки сделать  этот вариант каскодного усилителя, но только не из случайных деталей, как это было в случае  первой версии  ( которая была мною сделана еще в 2015 году и выдержала испытание временем   ), а направленно рассчитанных и подобранных.   Кроме того, в этой статье я дам максимально пространное описание компонентов, чтобы любой желающий мог повторить эту очень удачную конструкцию. Потому что качество звучания этого усилителя достойно того, чтобы уже теперь уделить  больше внимание  нюансам.  Да и выходная мощность  для  двухламповой схемы получается очень высокой – 8 ватт, чего как правило вполне достаточно для раскачки  колонок чувствительностью от 90 дБ – а такая акустика вполне доступна.  Напомню, что с обычной 2А3 в классической схеме выходного каскада с общим катодом выходная мощность усилителя не получается выше 4 ватт и приходится искать акустику с чувствительностью более 95 дБ.

 Ну не мастер я по слесарке, поэтому корпус купил  готовый на е-Бае, и  конечно деревянный !    Как и многие  другие любители аудио я люблю дерево – оно прекрасно демпфирует механические колебания и резонансы. Именно по этой причине пришедшую в комплекте алюминиевую верхнюю панель я заменил на 2мм гетинаксовую. Алюминий ( вернее, дюраль 🙂 )  остался только снизу.

  Для облегчения задачи тем, кто пытается сделать такой же усилитель, в качестве “донора” для изготовления сетевого трансформатора взял доступный трансформатор КИНАП c Ш-образным железом сечением 40 на 42 ( толщина набора ) мм:

Мне подарил его Павел Морозько, музыкант и любитель ламповго звука, за что ему большое спасибо !  Трансформатор  надо полностью размотать  – первичка этого трансформатора была намотана проводом 1.0 мм   и  он работал с очень высокой индукцией ( примерно 0.5 вольта на виток ), отчего немного  гудел  ( ведь он рассчитан был на 220 вольт, а не на 235 как у нас в розетке сейчас ) .    Пришлось снизисть эту величину до 0.3 вольта на виток.   Мне попался щедро залитый лаком экземпляр, поэтому  его разматывая  надо было потрудиться 🙂 .

 У кого нет такого железа,  можно взять любой сетевик мощностью 200 – 250 ватт  и перемотать. Он может быть и ПЛ типа,  например, хорошим донором будет ОСМ0.25, особенно если первичка на 380 Вольт – тогда ее можно оставить.

 Остальные моточные данные моего сетевого трансформатора:

Обмотки 3 и 6 можно мотать проводом заметно потоньше – примерно 0.2 мм по меди, у меня просто такого под рукой не оказалось, а свободное место на катушке было. Напротив, обмотки 4 и 5 полезно намотать проводом чуть потолще – до 0.28 – ведь на эти обмотки нагружены оба кенотрона БП.

 Расчет сетевого трансформатора есть тут  на примере накального трансформатора для ГМ-70.

Схема усилителя по сути – та же, что и раньше,  только немного модифицирована   для  удобства пользования  и  для улучшения параметров.  Новый  вариант  уже не содержит батареек в смещении первой сетки  6Э5П и накал 2А3 уже не питается от аккумуляторов, как это было в некоторых ранних кострукциях.  Тетрод 6Э5П на первом этаже и прямонакальная 2А3 ( допускается применение лампы 45 при снижении тока каскода ) на втором.  Практически во всем диапазоне выходных мощностей до 6 ватт  в спектре доминирует вторая гармоника.  Номинальный ток каскода ( замеряется по падению напряжения на резисторе R7 )  – 50  – 52 мА, при этом схема выдает 7 ватт выходной мощности.   Если ток поднять до 55 мА ( повысив напряжение на второй сетке 6Э5П  до 185 вольт), то будут теоретические  8 ватт ( при менее 10 % Кг без клиппинга )

Как видим, вместо батарейки теперь  отдельный  подстраиваемый источник смещения на первой сетке 6Э5П ( это обычная маленькая DC/DC StepDown  ( SD )   платка купленная на е-Вае ).  Обмотка 9 сетевого трансформатора через выпрямитель питает DC/DC  конвертер напряжением около 15 вольт и выходное напряжение потенциометром устанавливается примерно на 1.6 вольта.

Казалось бы для чего тогда еще и катодный резистор  R8   ?  Объяснение простое – при помощи параллельного стабилизатора тока второй сетки 6Э5П достигается коррекция избыточной в случае каскода второй гармоники, и для этого нужен  катодный резистор создающий местную ООС. Подбирая его величину можно или совсем задавить четные гармоники увеличив его номинал  и удалив совсем источник смещения на сетке ( чего я делать не советую ) , или увеличить четные гармоники снизив его номинал  или убрав его совсем ( или заблокировать его электролитом большой емкости ). Чего тоже лучше не делать, ибо одновременно с ростом  четных гармоник (  хотя некоторым это даже нравится )  снижается  максимальная выходная мощность из-за раннего клиппинга.

 Чуть подробнее о резисторах R5  и R10. Это так называемое антизвонные резисторы мощностью примерно 0.5 ватта, на которые намотаны примерно 20 – 30 витков эмалированного провода 0.2-0.35мм, которые образуют параллельно резистору включенные индуктивности L3 и L4.  Этот “бутерброд” должен быть подпаян как можно ближе к выводам лампы с максимально короткими выводами. И  индуктивности эти нужно разнести как можно дальше друг от друга и избегать параллельного их расположения, чтобы минимизировать их индуктивную связь. Правильная установка этих деталей очень важна и  даже обязательна – лампа 6Э5П высокочастотная и может возбуждаться на очень высокой частоте, что бывает весьма трудно обнаружить – и усилитель вроде бы работает, но как-то криво …  Уделите внимание выбору панельки под 6Э5П. Она должна быть как можно более низкого профиля, то есть иметь минимальную толщину.  Для примера – то, что я нашел у себя в закромах:

Блок питания тоже обычный для ламповых усилителей – чтобы получить  анодное 500 вольт и одновременно  напряжение  питания второй сетки 200 вольт,  применены два кенотрона – мой любимый 5Ц3С для анодного питания (  у меня в заначке была версия с черным анодом ) и 6Ц5С для питания вторых сеток 6Э5П. Каналы по анодному питанию развязаны двумя дросселями L1 и L2 (  Lundahl LL1673  10H ) с электролитическим конденсаторами С4 и С5 100 мкф на 350 Вольт Epcos, заблокированные пропиленовым конденсатором С7 ( конденсаторы второго канала не показаны ) на 630 вольт.  Сначала вместо электролитов был неполярный конденсатор 47 uF, но в результате прослушивания он все-таки заменен на два электролита – странно сказать, неполярный конденсатор давал шаршавый, слегка дребезжащий звук на средних частотах на повышенной громкости.

 Следующий важный нюанс – накальные обмотки выходных ламп. Накалы для 2А3 (  и 6Э5П  )  питаются переменным током от отдельного накального трансформатора, намотанного на Ш-образном железе сечением 28 х 28мм.  Первичка этого трансформатора – 1300 витков провода 0.23мм по меди ( 0.18 вольта на виток ), вторичка  для накала 6Э5П  наматывается на центральном керне  в виде двух секций с центральным отводом, который заземляется.  Накальная обмотка 2А3 тоже двухсекционная, причем секции разнесены на боковые  стержни Ш-образных пластин –  каждая обмотки состоит их двух частей на противоположных стержнях по 16 витков.    Не забываем, что ЭДС на один виток в случае намотки на боковом стержне магнитопровода в два раза ниже, чем в случае витков на центральной катушке. Такой стиль намотки нужен для компенсации паразитной емкостной связи с первичной обмоткой, чтобы полностью устранить фон переменного тока 50Гц.  И, кстати,  намотать  ( или домотать ) эти 2 по 16 витков можно даже не разбирая трансформатор.  Вот моточные данные:

Раскрою секрет, что накальный трансформатор для питания накала ГМ-70 переменкой  в моем усилителе  SE35 “Этажерка” намотан именно таким способом ( только габарит там, естественно побольше ).  А фона переменного тока там нет совсем и  этот усилитель недавно даже стал победителем в конкурсе прослушивания.    Да, очень советую мотать этот трансформатор именно на Ш-образном железе –  в случае ПЛ сердечника возможен разбаланс плеч обмоток на боковых стержнях из-за возможно разного качества подковок и невозможности точно соблюсти одинаковый зазор – а это все может привести к перекосу напряжений на боковых стержнях и повышенному фону 50 Гц.  Вот фото изделия – обратите внимание на то, что напряжение на первичку подается через сетевой фильтр для подавления синфазной помехи – это очень важно для снижения фона переменного тока.  И  поверх первички ставится подключенный к общему проводу  электростатический эран.

И схема фильтра  ( сделан на ферритовом торе, L  ок0ло 2 mH ):

Накал 5Ц3С и 6Ц5С –  5 и 6.3 вольта соответственно, тоже переменным током,  обмотки – на анодном трансформаторе.

 Включение и выключение усилителя.  У меня небыло кнопки с фиксацией – поэтому схема немного сложнее.  Две кнопки ( на схеме But_1  и But_2 ) без фиксации с неоновой лампочкой в качестве подсветки и реле на 220 вольт с двумя парами контактов, одна из которых  К1.1 фиксирует якорь во втянутом состоянии, а другая  – К1.2  – коммутирует нагрузку.  Кнопкой But_1  ( на передней панели ) усилитель включается, другой – отключается. Лампа кнопки But_1 горит всегда, когда  шнур усилителя включен в сеть, и гаснет после включения усилителя, но тогда загорается другая лампочка – на кнопке But_2 ( расположена наверху ) и горит пока усилитель включен:

Блок питания усилителя   уже прошел первое испытание под полной нагрузкой на балласте – за 6 часов трансформаторы нагрелись лишь до 40 – 45 градусов. И это при том, что у нас в сети напряжение в среднем 235 – 245 вольт, а ниже 235 вообще никогда не бывает ( да,  вернее бывает – но  только когда его нет совсем 🙂 ):

Замечания по поводу 6Э5П. У меня часто спрашивают, нельзя ли эту лампу заменить ?  Типа многим не нравится ее звучание.  Это ИМХО  оттого,  что не умеют ее готовить.   К сожалению  замены ей нет.  Это лампочка уникальна и аналогов у нее ни среди  советских, ни среди зарубежных ламп нет.   Первая трудность с 6Э5П – попадаются экземпляры, которые микрофонят.  Я нашел  в своих закромах несколько хороших лампочек, они оказалсь 65-го и  70-го года изготовления.  А вот практически все, выпущенные в 80-е годы  – у меня микрофонили.   Так что ищите среди как можно более старых ламп.  Другой способ снизить вред от микрофонного эффекта – это надеть на лампу силиконовые демпферные колечки или  алюминиевые колпаки, но тут увлекаться не стоит, потому что здесь 6Э5П работает на пределе своей максимально  рассеиваемой мощности, и затруднение отвода тепла может привести к перегреву и выходу ее из строя. Да, не примите самовозбуждение  6Э5П за микрофонный эффект – если вы слышите “малиноый звон” из колонок при сотрясении усилителя, то в первую очередь нужно убедиться в том, что нет ВЧ самовозбуждения. И только потом, когда есть уверенность, что его нет – браться за подбор ламп. Если вы перепробовали кучу 6Э5П и буквальное все они микрофонят – ищите причину в самовозбуждении – как я уже тут говорил, это иногда бывает довольно трудно обнаружить и устранить.  Но хорошая новость – если вы внимательно подобрали правильные, с минимально короткими выводами панельки для 6Э5П, старательно изготовили и правильно подключили антизвонные резисторы – паразитной генерации в принципе быть не должно.

  Теперь 2А3  – ее заменить тоже не просто – у кого сохранились 2С4С –  подходят  идеально.  Для лампы на втором этаже подключенной по схеме с общей сеткой ( а она не инвертирует фазы, в отличие от схемы с общим катодом ) важна линейность, иначе будет наблюдаться сильный рост второй ( и других четных )  гармоники.  Именно поэтому “кривонакальные” лампы тут будут плохой заменой.  Отличной заменой может быть 6С4С, нужно сделать только другой накальный трансформатор на 6.3 вольта.  Из других  прямонакальных ламп можно пробовать   6П21С  и ГУ-15 ( с соответствующими  изменениями в накальном трансформаторе  и в схеме смещения на сетку )    Может подойти 4П1Л, но немного снизится выходная мощность и нужно снижать анодное до 450 вольт, подстраивать другие режимы.

Выходной трансформатор.  Конечно же самодельный, намотан на железе от ОСМ-0.16 ( его сечение примено  13.2 см кв ).   О  вариантах и способах намотки читайте в другой моей статье тут.

Фото и схема намотки:

     Первичка состоит из последовательно включенных  двух секций, первая – 10 слоев , вторая – 9 слоев, все по 168 витков провода 0.23мм по меди. Итого 19 х  168 =  3192 витка. Вторичка – 177 витков провода 0.67 мм по меди, разделена на три секции по 59 витков. При КПД 0.85 величина анодной нагрузки будет 5 килоОм, вторичная рассчитана на нагрузку в 15 Ом –  то есть выходник был намотан специально для  для 4А28 или Lowther PM2a ( в акустическом оформлении TQWP).   Малосигнальная индуктивность первички на 100 Гц получается 30 – 35 Гн, активное сопротивление  около 250 Ом.  Рассчетный немагнитный зазор 0.14 мм – я поставил бумагу 0.1мм и предполагаю, это с запасом ( ставим ведь две прокладки, то есть в сумме получается 0.2мм ).  Я сделал уже несколько выходных трансформаторов на ОСМ 0.16 с железом разного качества –  с таким зазором  насыщения  сердечника не наблюдается до величины среднего тока покоя  в 60 мА, и –  может быть  даже более, но на бОльшие токи я не проверял.    Все обмотки мотают в одном направлении кроме средней секции ( один слой )  вторички – для удобства коммутации  выводов  ее лучше намотать в обратном ( или перевернуть катушку ).

Если вам нужен выходник под другую акустику, то для 8 ом нужно количество витков во вторичке снизить до 135 витков проводом  около 0.9 мм ( тоже три слоя, но уже  по 45 витков ), а для 4 Ом нужно 99 витков ( три слоя по 33 витка,  провод  1.25 мм ).

 Теперь об электростатических экранах в выходных трансформаторах для снижения емкости и  расширения полосы пропускания. Хотя было у меня было несколько  положительных экспериментов  с установкой экранов, которые ни к чему не были подключены ( что  упрощает конструкцию ), тем не менее тем, кто хочет получить хорошее звучание не заморачиваясь на необходимость установки Цобеля с его  последующей настройкой, все-таки  надо делать экраны с отводами и с подключением их к резистивному делителю   ” +питания – анод” через гасящие  ( примерно 10К  ) резисторы для снижения добротности празитных емкостей, которые и дают ненужные резонансы.  В результате в выходнике уже не будет того, пусть даже небольшого, в 1 – 2 дБ подъема АЧХ в районе 20 – 30 КГц, из-за которого все-таки слышен небольшой подзвон на ВЧ, и который по приборам выражается в  затухающих ВЧ осцилляциях на фронтах 10КГц меандра. AЧХ усилителя нагруженного на 12 активных Ом,  выходной трансформатор с экранами, подключенными к резистивному делителю ( как на схеме выше ):

 Полоса по -3дБ получается от 12 Гц до 47 КГц, по уровню -1дБ полоса от 40Гц до 28 КГц.  Благодаря специальной коммутации экранов кривая АЧХ плавная, без резонансов.

 Вторая картинка- вид синусоиды на выходе при мощности в 7 ватт.

  Ниже приведен график замера импеданса и фазового угла  со стороны первички выходного трансформатора ( без постоянного подмагничивания ), нагрузка – колонка TQWP на 4А28  с двумя пищалками  RBT95, включенных через последовательный фильтр емкостью  около 0. 47 uF:

    Чтобы улучшить эти характеристики  ( кому  кривые имепеданса покажутся слишком кривыми 🙂  ) можно использовать  старый испытанный способ – поключение на выход усилителя цепочки Цобеля – Буше – последовательно включенные конденсатор и резистор ( 47 Ом + 4.7мкф ).  При этом обе кривые выравниваются, самое главное – значительно сглаживается  выброс импеданса на 6-7 КГц ( с 7.5 КОм падает до 5.4 КОма ), да и фазовый угол тоже становится ровнее:

   После  примерно 20-часового прослушивания   (  одна колонка – TQWP на 4А28  пищалка RBT95 Monacor, вторая для сравнения – Medallion II  на 15 Ом динамике Lowther PM2a )  усилитель в таком виде было решено оставить.  Кстати, на мое ухо, колонка с 4А28 играет предпочтительнее, чем Lowther – звук такой же детальный,  много более сбалансированный тембрально – Lowther имеет явное смещение в область ВЧ.   В чем  4А28 проиграл – чувствительность примерно на 2 – 3 дБ ниже.   У LowtherPM2a в акустическом оформлении Medallion II баса вроде как чуть больше, но бас этот менее глубокий и несколько рыхлый, расфокусированный.

 Пара картинок для иллюстрации –  в полной темноте видно, что аноды 6Э5П становятся слегка малиновыми,  фактическая рассеиваемая мощность на аноде  чуть меньше 11 ватт, тем не менее лампа работает стабильно, режимы по постоянному току не изменяются.  Одна из 2А3 Совтек имеет не очень хороший вакуум и светится голубым – но на звуке это никак не отражается.

Дополнено 18 ноября 2023 года.  Колонки еще не покрашены надлежащим образом, но аудиосистема уже поет.   Корпуса колонок – из 20мм влагостойкой  березовой фанеры,  ящик TQWP настроен на 38 Гц, динамики – 4А-28 Алнико Самарканд,  подобрана пара с Fs около 50 Гц,   высокочатотники – Монакор RBT95.   Особая благодарность моему другу Игорю за помощь и советы в изготовлении и настройке этих АС.

Сверху для пробы установлены рупорные динамики 1А-20 и 1А-22.  Их пробовал подключать  через кондесатор 0.1 – 0.033 мкф – это несколько рельефнее очерчивает глубину сцены –  а на тембральном балансе сказывается очень мало. Однако на тяжелых жанрах это дело лучше отключать – появляется каша.

И схема фильтра первого порядка для RBT95 ( сначала было две пищалки RBT95 на одну колонку, потом одна из них была заменена на резисторы ) :

И в заключение – кривая отдачи колонки  ( без рупоров ) на расстоянии 1 метра, снято программой REW EQ Wizard и микрофоном Umik-1.

На кривой видны резонансы  самого помещения в НЧ, и, к сожалению заметен небольшой пик на  2.6 КГц –  как я предполагаю, это резонанс в выходном трансформаторе.    А так в общем колонкой доволен, это как мне кажется максимум, что можно “выжать” из этого старого советского наследия. Во многом этот очень старый динамик запел благодаря сочтанию с ИТУНом на каскоде. Я уже и ранее много раз замечал тут в своем блоге, что 4А28 способен выдавать максимум того, на что он способен именно с усилителями на пентодах.

    Следующей колонкой у меня будет точно TQWP, как оформление оно мне очень понравилось, и точно, что не 4А28   🙂 , уж очень он  непростой в “приготовлении”.   Если у кого есть возможность купить что-нибудь получше – лучше так и поступить.  А  про 4А28 – я сказал бы  очень музыкальный динамик, но с предпочтениями –  он прекрасно играет классику, джаз, вокал и другие легкие жанры. На сложной музыке и на высоких уровнях громкости ему все-таки немного недостает разборчивости и  верности передачи тонального баланса – он все-таки дает слишком “светлые” , “легкие”, воздушные, что-ли  образы, что диссонирует с  сущностью тяжелых жанров как таковых.  Но на небольшой громкости – и сложная музыка тоже идет на ура.

Но в любом случае – 4А28 на мое ухо – лучше чем Lowther PM2a в рекомендованном производителем АО Medallion II, потому что английский дин имеет на много бОльшие проблемы с тональным балансом и на нем тяжелые жанры звучат неузнаваемо плохо.

Всего доброго, если  есть вопросы – пишите тут в комментах или на почту, всего доброго !

P.S. Дополнение – методика определения выходного сопротивления (  правильнее сказать – общего импеданса Z ) аудиоусилителя  для “особо одаренных” читателей моего блога, которые хвастаются высшим радиотехничеми образованием, но  на полном серьезе утверждают, что усилитель не может иметь выходное сопротивление в 100 Ом  🙂 .

Выходное сопротивление усилителя – это очень важный параметр, от величины которого зависит стыкуемость с акустикой. И тут есть два пути решения этого вопроса – либо стремиться это выходное сопротивление снизить до минимума и таким образом демпфировать противо-ЭДС динамиков колонок ( чаще всего этот путь выбирают строители каменных усилителей, но почему-то этой болезнью сейчас заразились и некоторые ламповики ) ,  или наоборот – повышать его до максимальных величин, получая таким образом не усилитель напряжения, а усилитель тока ( так называемый ИТУН – Источник Тока, Управляемый Напряжением ). В случае ИТУНа  теряется сам смысл демпфирования, но возрастают требования по правильному согласованию импеданса усилителя и колонок ( на что сторонники первой концепции вообще не заморачиваются – и, кстати, напрасно –  именно по этой причине они часто не могут получить желаемый результат по звучанию, особенно в нижнем регистре ).

Есть несколько путей измерения выходного сопротивления ( импеданса )  усилителя. Чаще всего используют измерения на частоте 1 КГц ( хотя никто не мешает замерять на другой частоте, правда цифры могут отличаться ) и  наиболее популярны два из них:

1.  Подают на вход усилителя 1 КГц, замеряют величину напряжения на выходе усилителя при отсутвии нагрузки  ( тут важно иметь ввиду, что для ИТУНа надо быть внимательным и не подавать слишком большой сигнал на усилитель, чтобы не вывести его из строя )  и записывают это значение как U1. После этого, не изменяя величины поданного на вход сигнала,  к усилителю подключается резистор R любого номинала, близкого к номиналу акустики –  например, 4 , 8 или, например, 12 или 15 Ом ), и замеряют напряжение на нем, записывая значение как U2.  Выходное сопротивление вычисляют по формуле (1)  Z = ( U1/U2 – 1 ) * R.
2.  Второй метод более надежный ( тут не нужно замерять выходное напряжение усилителя без нагрузки ), но немного более сложный, потому что нужно еще один нагрузочный резистор R2. Например, у вас в первом опыте был резистор  R1 = 8 Ом.  Тогда найдите такой же по мощности  12 Ом ( примерно, точное значение не играет роли ). И сделайте снова два замера, подавая сигнал 1 КГЦ на вход усилителя. На резисторе R1 записываем показание как   U1.  Заменяем резистор на R2, и, не изменяя амплитуды  1 КГЦ сигнала на входе, записываем показания вольтметра U2 на резисторе R2.    После этого выходное сопротивление считаем по формуле   ( 2 )  Z = ( U1 – U2 )/ ( U2/R2 – U1/R1 ).

Я проделал эти обе манипуляции со своим усилителем, они дают в пределах погрешности один и тот же результат.

Для примера – по формуле ( 1 )  для усилителя 6Э5П – 2А3  получилось так – на 12 Омах напряжение – 0.28  Вольта,  при  разомкнутом выходе – 2.56 Вольта, откуда Z=  ( 2.56/0.28 – 1 )*12 = 98 Ом.   Нормальная для ИТУНа величина.

Для тех “талантов” у кого еще и проблема с русским –  пожалуйста, эта же методика описанная на   Yotube . Только не подумайте, что вторая формула там отличается от приведенной мной выше – на самом деле эти формулы идентичны, только по-разному записаны и могут быть получены одна из другой путем алгебраических преобразований.

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