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 находится 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.

Такое включение триода я называю “триод в пентоде” – как бы парадоксально, но суть дела отражает правильно – заземленная сетки триода служит своего рода экраном, который предотвращает возникновение местной ООС  за счет влияния  изменяющегося потенциала анода и это  по живости делает звучание триода приближенным к пентодному, но с  небольшой третьей гармоникой.

 

 

Однотактный усилитель на тетроде 6П7С и СРПП на ECC81. SE tube amplifier E81CC – 6BG6G



Был собран макет усилителя, задача которого была бы содержать значительную долю второй гармоники в спектре при максимально широкой полосе пропускания для того, чтобы усилитель мог донести до акустики не только содержащиеся в спектре высшие обертоны, но сознательно добавлял вторую гармонику там, где соответствующего обертона в записи нет – по вполне понятной причине –  большинство носителей выше 20кГц ничего не содержат. А именно в этой отсутствующей в записи области и должны быть обертоны, например, тарелки или треугольника.  Есть надежда, что именно таким, несколько синтетическим образом удастся сделать звучание высших частот более естественным. Конечно, акустика должна воспроизводить полосу до 50 кГц. Такие высокочастотники уже на рынке имеются, например от Fostex.ul_6bg6g3

Схема обычная, вот ее параметры:   Частотная характеристика от уровня 0 дБ на сопротивлении 6.8 Ома:  минус 1 дБ от 39  до 30 000 Гц и минус 3 дБ от 19 до 47000 Гц, чувствительность – 0,5 В при максимальной синусоидальной выходной мощности 5 Ватт. Максимальная мощность ограничена насыщением выходного трансформатора.

Прослушивание макета показало хорошую динамику усилителя, отличный бас,  поэтому продолжено оформление макета в корпус.

Теперь прослушивание собранного в корпусе усилителя на моей новой самодельной акустике ( открытый экран с широкополосным динамиком Visaton B200 , смотрите мою предыдущую публикацию ). Увы GZ34 не выдержал этого испытания. к сожалению, в который раз убеждаюсь в том, что этот очень энергетичеси эффективный ( дает максимальное выходное напряжение при минимальном токе накала ) кенотрон часто плохо звучит – нет детальности образов,  звук плоский. (  Кстати, тоже могу сказать про 6Д22С – одна из причин неудовлетворительного звучания моего усилителя на ГМ-70 ,  см более ранние публикации, является выпрямитель на 6Д22С .  Такого же мнения о нем и известный конструктор ламповых УНЧ В.В. Пузанов http://sergeev21.narod.ru/6s4s6s41s.htm ).  Так что пришлось GZ34 заменить на 5Ц3С – этот кенотрон в смысле звуковой сигнатуры – на мой взгяд один из лучших.

Для пробы вместо 6П7С были установлены 6BG6GA Amperex, на раскачку – 12АТ7 JAN Philips. В такой комбинации усилитель зазвучал очень прилично,  по детальности приближаясь к 2А3. Образы четкие, неразмывающиеся при малой громкости – это быть может благодаря сниженному до 20К потенциометру на входе.  Спасибо  моему другу по переписке Виталию из Северодонецка, который навел меня на эту мысль о необходимости снижения сопротивления перед входной емкостью первого каскада.  На максимальной громкости с моими новыми экранами с динамиками Висатон В200 усилитель звучал достаточно громко, чтобы слушать даже рок, так что 2 по 5 Ватт для комнаты в 18 кв метров более чем достаточно при чувствительности акустики 95 дБ.img_5171_2

Дальнейшие эксперименты с заменой ламп на раскачке. Попробовал 6201 Valvo ( белая надпечатка, на синюю пока жалко денег ).  Очень хороший вариант, прекрасная лампа дает чистый, хорошо проработанный звук во всем диапазоне частот c хорошей объемной панорамой.

ECC81 Telefunken – также детально как и  Valvo, бас почетче.  И главный ее плюс – четкая сцена, объемный звук. И как это немцы такие лампы делали еще лет так 50 назад ??  Причем совсем не для аудио ! При более детальном сравнении с Валво Телефункен все-таки звучит более резко в среднечастотном диапазоне, поэтому в окончательном варианте я предпочел Валво 6201.

ЕСС81 JJ звучит несколько менее детально в середине и дает более насыщеный бас, отчего звук более тяжеловесен, панорама несколько плосковата.

Интереса ради попробовал 7025 Совтек ( 12АХ7 ). Работает нормально, но звук – совсем другой, нежели чем у всех ЕСС81.  Подчекнуты верха и басы, отчего в фонограммах, где их и так много возникает ощущение перебора. Но в общем, вариант очень хороший, особенно для эстрадной музыки. Джаз звучит слишком уж развесисто. Бас  четкий, его много – неплохо для моих экранов, имеющих планый завал по басам. Но уступает Телефункену по объемности и панораме.

Итог – очень рекомендую эту конструкцию воспроизвести, качество звука вас не разочарует.   В дальнейшем лампы 6BG6GA  были заменены на 6BG6G RCA по той причине, что первые давали все-таки недостаточно басов ( подозреваю, что 6BG6GA просто имеют более высокое выходное сопротивление ).  Из других вариантов советских ламп  на выходе в принципе можно ставить 6П6С, 6П3С с соотвествующей подстройкой тока анода. ( добавлено 17  декабря 2010 – получил две лампы Philco 6BG6G  и поставил вместо Амперекс -звучат они почти как 6П7С ). В который раз убеждаюсь, что одной из самых лучших ламп для аудио производила фирма RCA.  Пара бывших в употреблении 6BG6G от этой фирмы звучит очень сбалансированно тонально и достаточно детально на средних частотах, при этом бас насыщенный и четкий.

Кто располагает только элементной базой ламп российского производства, рекомендую  7025 Совтек + 6П7С + 5Ц3С.

Теперь по поводу выходного трансформатора.   Мной использован американский Transcendar TT-212-OT UL 5K/8Ohm. Куплен на е-Вау за 150 долларов США пара.  Наверно подойдет  TW10SE от Аудиоинструмента, но что будет с полосой пропускания не знаю. Для расширения полосы пропускания может быть есть смысл ввести обратную связь ( ведь запас по усилению есть ) но я пока на это не решился.

Последний вопрос – получил ли я то, что проектировал в смысле естественности верхов ? Безусловно да.  Да – в смысле цветистости звука – действительно верха стали звонкими, как бы сказать –  резкими, остро очерченными, а не смазанными, как бы приглушенными когда слушаешь на аппаратуре с диапазоном до 20кГц.  Появилось рассыпающееся в воздухе “серебро” после удара тарелочки. Середина тоже стала прозрачнее, многим инструментам  вернулась естественная окраска, присущая живому звучанию.  Но говоря откровенно, хотя ситуация в верхами очень заметно улучшилась, все-таки мое ухо слышит небольшую фальшь по верхам на низкой громкости – тут наверно все-таки надо работать над улучшением регулятора громкости.   Неожиданным – самым большим приятным сюрпризом в звучании для меня стал фортепьяно. Не думал, что расширение полосы пропускания так скажется на звучании этого инструмента – звук стал настоящий. Ну, почти настоящий. Путь для усовершенствований всегда есть.

И могу подвести еше один итог этой работы. Это моя вторая конструкция за последний год с использованием пентода в выходном каскаде ( см пушпулл на КТ77 ). И оба эти проекта очень порадовали звучанием. Так что не только триоды могут звучать хорошо.

Дополнено 23 марта 2023 года. Да, мой дорогой читатель, мне сейчас ясна причина моей легкой недовлетворенности звучанием этого усилителя – такого рода схематика в принципе не может не давать дегенерации сцены с уменьшением шромкости – на это способен только чистный пентод ( или каскод )  с высоким выходным сопротивлением, ИТУН то бишь. Тогда я еще был в поисках. Что-ж этот путь надо было пройти.