Продолжаю начатую тему токового управления лампами. На форуме дийаудио.ру мне посоветовали попробовать каскод.
Хотя первый этаж каскода управляется все также по-старинке – как и каскад с общим катодом – то бишь потенциалом, я все-таки решил попробовать его в выходном каскаде. Особенно – учитывая восхищенные отзывы тех, кто это уже делал : http://hiend.borda.ru/?1-12-0-00000092-000-0-0-1390756420 . ( Спасибо Виталию Калашникову за ссылочки и идеи, это мне очень помогло ! ) Но для каскода нужен высоковольтный блок питания, что само по себе – задача непростая. Недавно наконец сделал достаточно ( как мне кажется ) хорошего качества высоковольтный блок питания и работа пошла вперед.
Схема пока только принципиальная, обвязка для снижения помех здесь не показана – ее можно увидеть в конце этой статьи. Лампа 6Д22С очень хороша в смысле задержки и плавной подачи анодного – после включения напряжение достигает номинального только через 30 – 40 секунд – за это время как правило, успевают прогреться катоды всех ламп нижнего этажа.
И таким образом, появилась возможность запитать каскодный выходной каскад на очень интересной лампе – 211 – любимице знаменитого Сакумы. ( На картинке ламочка почему-то получилась лежачей – кликните по ней, и она примет рабочее положение… )
Внутреннее сопротивление этой лампы составляет около 3.6 КОм, и выходный трансформатор должен быть минимум 10КОм, а рекомендуют 12 – 13 КОм. Намотать такой выходной трансформатор очень непросто. И решил сделать на этой лампе каскод – в надежде, что пентодный характер ВАХ позволит упростить намотку трансформатора ( в смысле секционирования ) , а в качестве нижней лампы каскода использовать другую известную прямонакальную лампу 2А3 и на раскачку им – 4П1Л. Вот что получилось:
Здесь в качестве выходного был использован трансформатор 6К от Аудиоинструмента ( TWB50 ) с сечением 13 кв.см. и индуктивностью первички 45 Генри. Бас выдает 12 Гц на уровне минус три дБ. По выским все несколько хуже, но причина ясна – трансформатор намотан с секционированием под триод, что для каскода не годится. Надо будет перематывать. Но для предварительных экспериментов сойдет.
Вот спектр гармоник при 3 ваттах на выходе – относительно первой – вторая минус 26дБ, третья менее 57 дБ, остальные не видны.
Схемка эта выдает 12 ватт звуковой мощности на 8 Омах, доминирует вторая гармоника, на максимальной мощности есть еще третья ( на 15 дБ меньше второй ), остальные ( высшие ) быстро уменьшаются до ничтожных значений. Вот спектр при 12 ваттах на выходе:
Выходное сопротивление усилителя ( замерено при 1 ватте на выходе ) составило 22 Ома, что приближает его к пентодным УНЧ.
Послушал я его на широкополоснике 4А32 в ОЯ и понял – “пентодный” выходной каскад на триодах – это очень интересная тема ! Бас и ВЧ просто идеальны, объем есть даже в моно варианте. Слушал неотрываясь “Петрушку” и “Жар-птицу” Стравинского”, потом – для контраста – своего земляка Хламкина. Чудесно.
Еще немного цифр. Теоретически мю эквивалентного пентода в каскоде равно произведению мю составляющих триодов – в нашем случае это 3.5 ( 2А3 ) умножить на 12 ( 211 ) получаем 42. Фактически по замеру коэффициент усиления собранного мной каскода по напряжению составил 15, откуда из известной формулы Ку = ( мю * Ra ) / ( Ra + Ri ) можно вычислить Ri эквивалентного пентода ( подставляя в качестве Ra = 6000 ) – получается 11 КОм. Размышляя по аналогии с методикой подбора Ra выходного трансформатора для пентода, когда Ra = 0,1 – 0,2 Ri можно подумать, что для указанной схемы Ra в 6 КОм не является оптимальным. Поставив вместо 8 Ом нагрузки 4 Ома, я получил таким образом с тем же выходным трансформатором Ra = 3 КОм и сделал замеры. Увы, это не привело к росту выходной мощности и снижению Кг – а как раз напротив. Тогда тем же методом ( поставив нагрузку 12,7 Ома на выход транформатора ) и увеличив таким образом Ra до 9.5 КОм, получилось, что выходная мощность увеличилась до 20 ватт ! Правда, это при 3.5 Вольтах переменки на входе. С Ra=9,5 KOm первый ватт получается кристально чистым – только вторая гармоника минус 34 дБ от первой – остальных нет вообще ( на уровне минус 60 дБ ). Отсюда вывод – хотя каскод по внутреннему сопротивлению и коэффициенту усиления и приближается к пентоду, но его поведение в УНЧ несколько отличается:
– каскод в отличие от пентода плохо работает на анодную нагрузку Ra меньшее Ri ;
– в спектре гармоник каскода практически отсутствуют высшие гармоники, на максимальной мощность есть только третья.
– в спектре каскода довольно велика вторая гармоника ( около минус 35 дБ от первой при 1 ватте на выходе )
Последняя особенность не должна каким-то негативным образом сказываться на звучании каскода, потому что как это хорошо известно, особенностью слухового восприятия человека является невосприимчивость к наличию второй гармоники до очень высоких уровней ( по данным разных исследователей, этот порог может быть до 10 – 20 % от уровня первой ).
Общей чертой каскода и пентода ( по измерениям этой работы ) является возможность легко, не заходя в область сеточных токов, получить выходную мощность до 30 % от рассеиваемой на аноде лампы.
Единственным, на мой взгляд, недостатком каскода является необходимость высоковольтного источника питания.
По звучанию схемы. Слушал на простом щите, основной динамик – 4А32 и + Висатон AL170. Учитывая несовершенства выходного трансформатора серьезных выводов, к сожалению, сделать нельзя. Из того материала, который я смог к этому времени послушать, по звуковому почерку каскод ( на мое ухо ) пентод уже оставляет позади. Если на малой громкости звучание в чем-то похоже, то по мере поворота рукоятки РГ, звук пентода часто становится немного резким и колючим. Каскод этим не страдает совсем. Теперь нужен хороший выходной трансформатор, намотанный под пентод, его Ra, видимо, все-таки должен быть около 10К.
Оказалось, что такой выходной транс у меня уже есть – мною собственноручно намотанный под ГУ-13 в пентоде ( его Ra как раз 10К, первичка индуктивностью 65 генри, 4800 витков из двух одинаковых секций , на железе от ОСУ0.63 http://klimanski.com/?p=2932. ) Вот эти красавцы
И скорректированная схема
Если на вход этой схемы подать 3 вольта переменки, то выходная мощность получается 28 ватт при Кг менее 5%, причем доминирует вторая гармоника, а третья на 15 дБ ниже, остальных нет на уровне минус 50 дБ. Картинка спектра очень похожа на приведенную выше для 12 ватт. И обращаю ваше внимание на то, что рассеиваемая на аноде 211-ой лампы мощность в выбранном режиме покоя – всего 58 ватт ( это при максимальной рассеиваемой мощности на аноде 100 ватт ! ).
Захотелось снизить анодное и выбрать более доступные лампы. Но выбор ограничен линейностью ламп. Если уже с такими высоколинейными лампами как 2А3 и 211 получается 35 дБ второй гармоники, то что будет с обычными кривым лампами как 6П3С ? Ужас будет ! Поэтому я решил начать с замены 2А3 на 6П31С. Вообще ходят слухи о рекордной линейности строчных ламп раскачиваемых по второй сетке. Надо попробовать ! И собрал для начала вот такое:
Схема играет и звучит очень достойно ! Выходное сопротивление с одновременной раскачкой по первой и второй сеткам – 90 Ом, а вот если качать только по второй – то 104 Ома ! И полоса по частоте очень даже хороша – на уровне -3дБ от 18 Гц до 45 КГц. Но вот с линейностью пока плохо. По крайней мере хуже, чем у 2А3. Поэтому нашел в закромах 6П42С и попробую пытать по второй сетке ее.
Вот полная схема блока питания. Да, он получился по размерам довольно громоздкий, но иначе, увы, избавиться от сетевых и помех от переключения диодов нет возможности – при таких напряжениях все проблемы с помехами растут в геометрической прогрессии. Но разве поборникам хорошего звука габариты БП – проблема ?
О деталях БП. Дроссели от Аудиоинструмента, сетевик – ТА258, накальные трансформаторы для 6Д22С раздельные. Конденсаторы удвоителя на 20 мкф – К75-40.
Трансформаторы ВЧ фильтров – ферритовые кольца, изолированные пластмассой, похожие бывают в импульсных БП. Они могут быть самой разной конструкции – но важно, чтобы секции двух одинаковых обмоток были тщательно изолированы – напряжение между ними может достигать 2 КВ.
Далее, в порядке следования на картинках – проходные конденсаторы – КБП-С на 1600 вольт, конденсаторы сетевого фильтра – Х2 0.47мкф на 275 вольт переменки и конденсатор МКР 50 мкф на 1500 вольт.
От электролитов отказался совсем, фильтрация достаточна даже для однотакта – фона нет. Вот так выглядел макет БП
Для тех, кого заинтресовала тема каскодных усилителей поделюсь ссылкой на очень полезную книжечку Ложникова А.П. и Сонина Е.К. http://www.radiolibrary.ru/library/mrb/mrb-0561.html – там она в формате .djvu.
Внимание ! Хочу предупредить, что каждый читатель, который захочет изготовить устройства из моего блога должен понимать, что любые электрические схемы с питанием от бытовой сети, а особенно в случае напряжений порядка киловольта и более, требуют определенных навыков в работе с электричеством и несут в себе серьезную опасность поражения электрическим током, и поэтому все свои действия с приведенными схемами читатель блога делает на свой страх и риск. Автор блога не несет ответственности за возможные последствия ( такие как причинение вреда своему здоровью, здоровью окружающих и материальные убытки любого рода ) которые явились результатом применения указанных в блоге схем и советов, в том числе и за использование содержащейся в блоге информации не по назначению.
***************************************************************************************************
