Речь пойдет о выходном трансформаторе для моего усилителя описанного здесь http://klimanski.com/2015/02/ . На просторах интренета я случайно наткнулся на одно очень интересное для меня обсуждение моей конструкции усилителя 6Э5П – 2А3 на форуме Сергея Сергеева http://hiend.borda.ru/?1-2-0-00000565-000-0-0-1569314941 . Тема актаульна и для меня, поэтому я решил написать эту статью с описанием намотки выходного трансформатора под этот усилитель. И заодно, поделиться тем, как намотать накальный трансформатор – это тоже непростая задача. Можно обойтись и импульсным блоком питания, но имхо питание накала переменкой все-таки немного оживляет звук.
Упоминая обсуждение на форуме, сразу отвечу Александру Бокареву ( и, возможно и другим сомневающимся ) – да, я и по сей день слушаю ( причем уже много лет и ничего не хочу менять ) только свои усилители на каскоде – это в первую очередь Черный дрозд ( EF36 – 6550 – 2A3-40 ) , который на постоянно обосновался у меня в мастерской в уголке для прослушивания, слушаю его с самодельными щитами на динамиках 2А12. Усилитель этот по сути является просто более мощным вариантом 6Э5П- 2А3, где вместо 6Э5П стоит 6550 и добавлен предварительный каскад на пентоде EF36. И хотя у меня дома еще есть ранее сделанные однотакт 6Ж8 – 6П9 – 6С33С по схеме Вейсета и двухтакт – копия Dynaco ST70 на лампах 6Ф1П – 6П3С – там ФИ с разделенной нагрузкой – но их я включаю очень редко. Каскод прекрасно играет классику, джаз, фолк, диско и другие жанры. Для тяжелого рока я иногда включаю двухтакт. Но тут каскод не отличается от других однотактов – тяжелая музыка на предельной громкости им удается несколько хуже. Однако все равно лучше, чем однотакт на триоде – любой пентодный усилитель ( а каскод – это тот же пентод ) дает несравненно более насыщенный и правильный бас. Естественно, при корректной стыковке с акустикой.
Теперь – чтобы понять, зачем мне снова поднимать эту тему. Свой оригинальный усилитель 6Э5П – 2А3 по ссылке выше, как это часто бывало с моими творениями, я пустил по водам – подарил одному из своих друзей ( дома уже некуда ставить ), поэтому тема актуальна для меня самого – хочу сделать этот усилитель уже не на случайно сюда подошедших компонентах, а направленно, с соответствующими расчетами и рекомендациями для повторения.
Сначала об оптимальном значении Ra. Эти исследования я уже сделал раньше – и конечно же не открыл здесь ничего нового – как и в случае пентодного выходного каскада, каскод 6Э5П – 2А3 имеет выраженный оптимум Ra, в данном случае – в районе 5 КОм. Откуда появилась эта цифра ? Чисто теоретически, если по формуле из книги Ложникова и Сонина “Каскоды” ( страница 16 ) посчитать внутреннее сопротивление каскода 6Э5П – 2А3:
Rэ = Ri2 + Ri1( 1 + mu(2))
принимая для 2A3 Ri2 = 800 Ом и mu(2) = 3,5 и для 6Э5П Ri1 = 7КОм, то получаем 32,3 КОма. Как это принято, Ra выходного трансформатора для пентода обычно принимается 0.15 – 0.2 от внутреннего сопротивления пентода. То есть для нашего случая – это 4.8 – 6.4 КОма. Я эту цифру проверил практически – так оно и есть – заметно более высокие, как и более низкие значения ведут к падению максимальной выходной мощности и повышению Кг, и, кроме того, понижение Ra ведет к росту второй гармоники, а повышение – к сужению полосы пропускания.
Общие соображения. Тут нужно обратить внимание на одну особенность каскода. Обычно, когда лампу 2А3 используют в однотакте по схеме с общим катодом, то ее выходная мощность редко бывает больше 4 ватт и это – триод. Для каскода 6Э5П – 2А3 выходная мощность в два раза выше ( ! ) – 8 ватт, да еще и каскод ведет себя как пентод – соответственно выходной трансформатор будет сильно отличаться и, к сожалению, будет больше габаритами и заметно более сложным в изготовлении. Если же строя каскод вы не стремитесь получить максимальную мощность в 8 ватт, а хотите довольствоваться теми же 4 ваттами, что и в обычной схеме с общим катодом ( а именно этой цифрой я предлагаю задаться начинающему строителю каскода ) – то задача заметно упрощается- достаточно будет сечения 9 – 10 кв см и хватит двух секций первички, а вся вторичка между ними – просто нужно максимально снижать емкость обмоток – ставить между слоями более толстые прокладки и увеличивать толщину межобмоточной изоляции. Если же вам нужно именно максимум – 8 ватт, то минимальное сечение уже будет не ниже 11 кв.см ( лучше – 14, из ставшего уже народным железа сюда хорошо подойдет ОСМ-0.16, у него сечение 13.2 квадрата ). Через первичку будет протекать весь ток каскода, то есть 55 мА, поэтому с запасом в расчетах принимаем 60мА. Вот собственно и все исходные данные. Для расчетов у меня есть програмка в Excel.
Сначала расскажу как сделать выходной трансформатор для 8 ватт на выходе. А потом будут советы как начинающий сможет сделать накальный трансформатор и выходник для 4-х ваттного варианта.
Декабрь 2022 года. Намотан выходной трансформатор под мощность 8 ватт на железе SM-102a, которое я по случаю приобрел в Германии.
Сечение магнитопровода 11.2 см кв., расчетное значение количества витков первички – 3300, вторички ( под 8 Ом ) – 144, вторичка разделена на 2 последовательно включенные части по 72 витка ( провод 0.67 по меди ), первичка – разделена на три части, первая часть 6 слоев по 165 витков провода 0.28мм, средняя обмотка – 9 слоев, наружная – 5 слоев ( всего 20 слоев ). Межслоевая изоляция – антимоскитная сетка толщиной 0.25мм, межобмоточная – электрокартон 0.25мм. Параметры трансформатора при толщине немагнитного зазора ( прокладка – писчая бумага ) 0.1мм – индуктивность рассеяния 35мГн, индуктивность первички малосигнальная на частоте 100 Гц – 28 Гн, ( на 50 Гц 5 Вольт – 50 Гн ), межобмоточная емкость – 1250 пФ, полоса пропускания по уровню -3дБ в схеме 6Э5П-2А3 от 18 Гц до 42 КГц. У трансформатора наблюдается резонанс на частоте 50 КГц, и чтобы его уменьшить ( иначе слышен легкий подзвон на ВЧ ) , параллельно первичке полезно поставить конденсатор примерно 470 пФ. АЧХ без конденсатора:
Дополнено в марте 2023 года. Конечно, маловероятно, что у вас в тумбочке окажется железо SM102a, поэтому ниже рекомендации, как намотать выходной трансформатор на железе ОСМ1-0.16 для 8-ваттной версии. Исходные данные тут почти те же, что для SM102a, только площадь сечения выбрана 13.2см квадратных.
Сначала намотал пробный трансформатор на ОСМ 0,16 по схеме ( от сердечника ) – экран – вторичка 42 витка один слой – экран – первичка 10 слоев по 168 витков с межслоевой изоляцией 0.2мм – экран – вторичка 42 витка – экран – первичка 8 слоев по 168 витков – экран – вторичка 42 витка – экран. Первичная обмотка намотана проводом 0.23 по меди, вторичная – 1.0 по меди. Итого – первичка 3024 витка , вторичка 126 витков ( секции первички и вторички соединены последовательно ). Трансформатор с зазором 0.1мм имеет индуктивность 45 Гн ( 50 Гц 5 Вольт, если замерить китайской коробочкой на 100Гц – то 29 Гн ), индуктивность рассеяния 35мГн, межобмоточная емкость 1400 пФ. АЧХ усилителя с этим трансформатором:
То есть полоса получается по уровню -3дб от 18Гц до 52 КГц. Да, чтобы уменьшить резонансы в этом трансформаторе установлено 6 электростатических экранов – с каждой стороны вторичных обмоток и представляют собой полоски алюминиевой фольги для выпечки, и с обоих сторон конечно изоляция. Важно, чтобы фольга при этом не замкнула на себя и не получился короткозамкнутый виток ! У экранов отводов нет – они ни к чему не подключены, но свою роль в снижении емкостей они все равно выполняют.
Дополнено 9 апреля 2023 года. Сегодня ( католическая ) Пасха. Наконец стало тепло. После похода в церковь выдалась свободная минутка и я продолжил работу над проектом.
Следующим этапом было прослушивание нового трансформатора. Какая акустика лучше всего подойдет для каскода 6Э5П – 2А3 ? По моему мнению, из доступных динамиков – это 4А28. В оформлении TQWP ( труба Войта ) этому динамику нужна только дополнительная пищалка. Но этот динамик имеет импеданс 15 Ом, поэтому к последнему слою вторички ( благо она при выбранной методике намотки оказалась снаружи ) на трансформатор на ОСМ 0.16 я домотал еще один – плюс 49 витков, в результате общее их количество стало 175. Пищалки – два последовательно включенных 8-ми омных динамика фирмы Монакор RBT95, подключенные через цепочку конденсаторов – последовательно включенных конденсаторов 4.7 микрофарады + бутерброд из параллельно включенных 0.33 + 0.1мкф – в сумме эти три конденсатора дают около 0.39 мкф. Сразу должен сказать, что от качества и номиналов этих конденсаторов очень сильно зависит звук АС !
Пока там стояли простые пропилены женский хор погромче выдержать было довольно трудно. Запело только с Мундорфами. Дорогое это конечно удовольствие, но оно стОит того ! ( на общей принципиальной схеме усилителя, которая приведена ниже конденсатора 4.7 мкф нет – не успел еще исправить ). Это тот случай когда качество конденсаторов очень важно. И желательно использовать би-вайринг ( отдельные провода от трансформатора на пищалку ).
Все пока висит и выглядит не очень эстетично, но это – макетик. Ящик TQWP настроен на 35 Гц, габариты 127 на 39 на 42 см, сделан из березовой фанеры 20мм толщиной ( благодарность моему другу Игорю за помощь и самое живое участие в проектировании и изготовлении этой АС ):
Пару дней перед Пасхой я разогревал всю систему разной музыкой, подстраивал, подбирал компоненты и сегодня, в честь праздника Воскресения прослушал оперу Ллойда Вэбера “Иисус Христос – суперзвезда” ( оригинальный CD-диск когда-то купил в Лондоне, Polydor 1996 ). Давно не слушал это произведение. И вот отчет – простите – на этот раз кратко не получится ! Система позволила мне услышать это произведение по-новому, оно раскрылось в другом ракурсе. Великолепное пение каждого солиста, мастерски записанное, звучало объемно, я ощущал себя словно на сцене среди действующих лиц, звук прямо выскакивал из колонки и летал по комнате, хотя с одним пробным трансформатором это конечно же было просто моно ! Как тут не вспомнить Сакуму-сана, и Лихницкого А.М. которые любили делать и слушать усилители в моно ! Правда, у меня тут есть и небольшая, но важная доработка, тоже подсмотренная у Сакумы – с моего CD-плейера JVC XL-Z611 сигнал с L и R каналов подавался на повышающий 2 к 1 микшер, сделанный из трансформатора UTC A-20 ( (600 + 600)/(600+600) Ом ), и уже смикшированный сигнал подается усилитель 6Э5П – 2А3 ( пока макет ):
У кого нет UTC A-20, такой же микшер можно сделать из двух 600/600 Ом трансформаторов, они во множестве доступны на Али-экспрессе или е-Бэе. На худой конец можно и намотать этот трансформатор на аморфном бублике, или пробовать совсем примитивный микшер на двух резисторах.
Теперь отступление о 4А28. Я уже писал в блоге свое мнение – это очень хороший из доступных по цене динамик ! Но многие его не приемлют по причине наличия на АЧХ пиков в районе 2 – 3 КГц, и из-за которых бывает слышна некоторая “крикливость” на средних частотах. Но ! Сколько я ни пробовал ее, эту крикливость задавить разного рода цобелями и фильтрами-пробками – как только убираешь эти выбросы на АЧХ – пропадет звук ! Нет, он конечно слышен, ровный….. но никакой… обычный, плоский, серый, неинтересный. Мертвый. Выскажу простую, но на первый взгляд парадоксальную истину – в этой “крикливости” 4А28 – и есть прелесть этого динамика. Не пытайтесь ее ( АЧХ ) выровнять простыми приемами – вы убьете звук ! Для примера расскажу одну историю – у меня был в общем недешевый 8-дюймовый широкополосный Алнико динамик от американской фирмы Nirvana – инженерам этой фирмы удалось получить ровную-ровную АЧХ ( правда, за счет некоторого снижения чувствительности – всего 90 дБ – но мне было этого достаточно ), но радость обладания американским чудом была недолгой. Как и сколько я ни бился с этим дином – запеть его заставить так и не удалось…. ровный, чистенький стерильный звук, но – нет драйва и все ! Ни с каким усилителем, ни с каким источником. Я вспомнил эту историю, когда сейчас возился с 4А28, понял, что с этими горбами на АЧХ конечно нужно бороться – но очень деликатно, осторожно, уже делая все на слух и не особо обращая внимание на приборную АЧХ. Что сделал я. Во-первых. Цобеля сделал регулируемым – конденсатор 10мкф + резистор 100 Ом + потенциометр 200 Ом. Все последовательно, и включено параллельно выходу трансформатора. Когда потенциометр установлен на ноль – это самая сильная степень среза “крикливости”, но которая уже довольно сильно портит структуру звука. В максимальном положении – Цобеля как бы нет – его не слышно. И задача- подобрать комфортное для прослушивания положение. И второе – под рупорок 4А28 надо положить равномерно по всему периметру рыхлый рулончик каменной ваты. Немного – так, чтобы его не было видно глядя с переди. На фотографии колонки которая выше – этой ваты еще пока нет. Еще немного о моем 4А28, который вы видите на фото в колонке – это Самаркандский Алнико с резонансной частотой 53 Гц.
В заключение немного негатива. Никакие компромиссы не проходят даром. Когда видим приведенную ниже кривую импеданса системы “выходной трансформатор – колонка” ( без Цобеля ), то видны в НЧ области два резонанса ( на 34 и 73Гц ), которые увы, есть плата за желание получить бас. Нужно будет поработать над демпфированием, возможно, эти резонансы получится уменьшить. В остальном кривая импеданса повторяет таковую для самого 4А28, за исключением ВЧ диапазона, когда начанают играть дополнтельные пищалки RBT95.
В общем, ооочень впечатлился от прослушивания. Как видим, правильно согласованный 4А28 с пентодным ( каскодным ) усилителем – это просто чудо, которое не может не восхищать ! Просто какой-то другой уровень, который трудно описать словами – это надо слышать !
И теперь буду мотать в чистовую выходники 5 КОм/15Ом на железе ОСМ0.16, по схеме 2 – 1 – 2 – 1 – 2, первичка 3024 витка, вторичка – 175. В точности как описано было выше. Только для 15 Ом нагрузки провод вторички можно взять потоньше, чтобы вошло нужное количество витков в один слой в секции.
Дополнено 18 апреля 2023 года. Сначала перемотал версию на железе SM102a ( сердечник 11.2 см квадратных ). Ниже – расчет по программе:
напомню, сначала это был вариант намотки 1 – 2 – 1 – 2 – 1 и 3300 витков первички, теперь количество витков было немного уменьшено и намотка начата ( не считая экранов ) со вторички и ею же и закончил 2 – 1 – 2 – 1 – 2, первичка 3195 витков ( первая секция 8 слоев, вторая – 7 слоев по 213 витков, провод 0.23мм по меди ). Три слоя вторички проводом 0.8мм по меди, 62 + 62 + 61 витков, в сумме 185 витков, итого примерно получается нужные 5К первички на 15 Ом вторички. Средняя секция вторички намотана в обратном направлении. Все секции первички и вторички соединены последовательно, вот схема намотки:
Синим обозначены экраны из алюминиевой фольги, они ни к чему не подключены.
13 мая 2023 года. В схеме макета 6Э5П – 2А3 при прослушивании этого трансформатора были небольшие перемены.
Подробности замеров и прослушки этой версии – впереди. Следите за этой публикацией, будут дополнения.
Вам успехов !
*************************************************************************************************
В качестве драйвера я на этот раз выбрал более благозвучную ( и более линейную в пентодном включении ) чем 4П1Л лампу 10Ж12С – аналог знаменитой американской WE310А. Катодный резистор R3 сознательно не зашунтирован, хотя он и дает некоторую ООС, однако величиной его сопротивления по сравнению с внутренним сопротивление пентода можно пренебречь. В этом, кстати, еще одно преимущество пентода перед триодом – в случае триода резистор аналогичного номинала уже вносил бы очень значительную ООС и его пришлось бы шунтировать электролитом. А любой электролит в аудио цепях, на мой взгляд, это серьезный компромисс. Поэтому я стараюсь их ставить минимальное количество, а если уже без этого не обойтись ( как в случае БП и развязок по питанию ), то приходится выбирать самое лучшее. Например, конденсатор С4 – Rifa ( белого цвета ). По моему наблюдению, шунтирование плохих электролитов пленкой не особо спасает – паразитная индуктивность и высокий импеданс дешевых электролитов все равно делают свое черное дело.
