Новая версия 8 ваттного однотактного каскодного усилителя 6Э5П – 2А3

   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.

DSC02896_res_30pct

 

  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:

Power_Trans_KINAP_DSC02887_res

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:

Обмотка Кол-во витков Диаметр провода  Напряжение Назначение
 ( по меди ),  мм вольт
1 785 0.67 235   первичка
2                экран
3 890 0.23 250  анодное на кенотрон 5Ц3С
4 713 0.23 200  анодное на кенотрон 6Ц5С+5Ц3С
5 713 0.23 200  анодное на кенотрон 6Ц5С+5Ц3С
6 890 0.23 250  анодное на кенотрон 5Ц3С
7 23 0.8 6.3  накал 6Ц5С
8 18 1.07 5  накал 5Ц3С
9 43 0.23 12  питание смещения

 

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 )

Cascode_6E5P_2A3_4

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.

DS_DS_stepdown

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:

4-x-noval-9-pin-vintage-tube-socket-pertinax_2

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:

Обмотка Кол-во витков Диаметр провода  Напряжение Назначение
 ( по меди ),  мм вольт
1 1300 0.23 235   Первичка
2                экран
3   2 x 19 0.67   2 x 3.15  Накал 6Э5П
4   4 х 16 1.07    4 х 1.3  Накал 2А3

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.

Nakalnij_DSC02886-1024x687_2

 

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

Filter

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:

Power_input

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 🙂 ):

DSC02891_res_30pct

DSC02898_crop_res_30pct

DSC02899_crop_res30pct

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:

IMG_20231030_073639

 

Shema_namotki_2_1_2_1_2_ekrans

     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 ):

 

Image1

Image2

 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:

OPT_Impedance_3

    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:

OPT_zobel_10uF_47Ohms

   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.

Dark_IMG_20231111_194300

65P_IMG_20231111_194057

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.

IMG_20231118_145719_enhensed

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

RBT_filter_2_RBT

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

Left_psyhoacustic

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 описанного здесь 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 уже появилась проблема с пониманием русского –  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.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выходной трансформатор для каскода 6Э5П – 2А3

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.

DSC02802_crop_res

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:

ach

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.

OSM_16_OPT

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:

ach

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 !

RBT_filter

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 ):

DSC02804_res_1

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 ):

Cascode_6E5P_2A3_corrУ 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.

Impedance_4A28_0_33uF

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:

OPT_SE_6E5P_2A3_SM_102a

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:

Shema_namotki_2_1_2_1_2

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 !

 

 

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