Ламповые УНЧ на трансформаторах ТАН

Сергей Комаров, UA3ALW
Журнал "Радио" № 5 за 2005 г.

Уже давно утихли страсти в погоне за астрономическим количеством нулей после запятой в значении коэффициента нелинейных искажений; динамическим диапазоном в 120 дБ на выходе УЗЧ уже никого не удивишь; бумажные динамики с огромными тарелочными диффузорами признаны "неправильными" и теперь в чести исключительно компрессионные поршни; акустика с открытой задней стенкой осталась разве, что в гитарных комбиках, да в дедушкиных ламповых радиоприемниках середины прошлого века, которые бабушки, лишь по причине своей физической немощи еще не оттащили на свалки; да и сам материал звучащих шкатулок опустился с "музыкальной" елки до "глухих" спрессованных опилок...

Ламповый звук помаленьку стал признанным не только сумасшедшими аудиофилами, но и радиоинженерами. И вовсе не обязательно "перековывать" бабушкино столовое серебро на проволоку для выходных трансформаторов, а из обручальных колец от прошлых браков делать выходные клеммы усилителя, и гнезда входных "тюльпанов", чтобы наслаждаться прозрачным, чистым, нежным и музыкальным звучанием стареньких и тепленьких ламп. Чего это меня в лирику потянуло? - Да пишу эту статью как раз под именно такой звук! Есть же такое: "что вижу, - то пою!", а я вот, тут, - что слышу, то пишу! Потому-то так и получается!

Однако, для гармонии важно соблюдение принципа "Все хорошо в меру". Ведь даже если убрать вроде бы такое явление, как уровень шума до нуля или ниже порога слышимости, это вызовет утомление слуха и звук с такими "мертвыми" паузами слушать будет неприятно. Наши мозги интерпретируют абсолютную тишину, как невозможную ситуацию, - в природе всегда присутствует естественный шумовой фон. И если вдруг, "разогнав" чувствительность уха до максимально возможного значения мозг все равно не получает никакого сигнала, это ему говорит о неисправности и мы это ощущаем, как будто уши заложило! Очень неприятное ощущение. Вот и идеально правильный, рафинированный звук с динамическим диапазоном от абсолютной тишины до рева влетающего лайнера, не доставляет удовольствия. Для комфортного "душевного" звучания нужен звук с обязательным присутствием неких неидеальностей, которые с точки зрения инженерных решений значительно упрощают задачу разработчика! И одновременно с этим делают комфортный и приятный звук доступным очень многим радиолюбителям. Вот об этом мы здесь и поговорим!

Самая сложная деталь в ламповом усилителе - выходной трансформатор. Мотать его самому под силу немногим. Да и технологических тонкостей там столько, что частенько это занятие либо растягивается на долгие месяцы, либо забрасывается в дальний угол вместе с мечтами о ламповом звуке. Можно, конечно, такой трансформатор купить или заказать, чтобы его намотали индивидуально под Ваш усилитель, но, во-первых, это не всем по карману, а во-вторых, пропадает сама романтика творчества. Свой родной усилитель должен быть собран своими руками и именно под себя найден тот самый оптимум во всех возможных схемных вариациях, который обеспечит автору конструкции максимальное наслаждение не только от звучания, но и от удовлетворения своим творчеством!

Предлагаемые радиолюбителям схемные решения как раз открывают огромное поле для вариаций в обретении богатого букета оттенков лампового звучания.

И еще оговариваюсь, - это никакой не "хай-энд", и я не претендую на какое-то супр-пупер звучание. Это просто хороший добротный легкоповторяемый домашний ламповый усилитель, как для того, чтобы почувствовать, что такое ламповый звук, так и насладиться его вариациями при экспериментировании с этими схемами.

Мысль использовать стандартные силовые трансформаторы ТАН и ТН на частоту 50 Гц с симметричной расщепленной сетевой обмоткой, в качестве выходных трансформаторов для двухтактных ламповых усилителей лежит, в общем-то, на поверхности. К тому же, эти трансформаторы имеют еще и двойной симметричный набор анодных и накальных обмоток.

Может, эта мысль и еще кому приходила в голову, но я довел ее до конкретных расчетов, рекомендаций, готовых повторяемых конструкций усилителей и предлагаю на Ваш суд.

Стоит обратить внимание, что при использовании в качестве вторичной обмотки последовательного включения двух накальных обмоток с суммарным напряжением 12,6 В, максимальная мощность, которую можно получить от трансформатора ТАН при использовании его, как выходного составит:

при нагрузке 4 Ома - (12,6 х 12,6) / 4 = 39,7 Вт;
при нагрузке 8 Ом - (12,6 х 12,6) / 8 = 19.8 Вт;
при нагрузке 12 Ом - (12,6 х 12,6) / 12 = 13,2 Вт;
при нагрузке 16 Ом - (12,6 х 12,6) / 16 = 9,9 Вт.

Эти данные следует учитывать при подборе номинального сопротивления нагрузки усилителя.

Мощность трансформатора желательно выбирать в 3-4 раза больше выходной мощности усилителя. Чем большей мощности мы выбираем трансформатор, тем, при той же самой индуктивности первичной обмотки (что нужно для воспроизведения нижних частот), у нас в ней будет меньшее число витков, больше диаметр провода, и как следствие, меньше паразитная емкость (что важно для воспроизведения высших частот) и меньшее сопротивление обмоток, что уменьшает потери в трансформаторе.

Схема 1. Двухтактный ультралинейный УНЧ на EL84 (6П14П)

Типовой режим ламп выходного каскада (из справочника):
Еа = 300 В, Еg2 = 300 В, Rk = 130 Ом, Raa = 8 КОм,
Ia = 2 x 36 mA, Ig2 = 2 x 4 mA, При Uвх = 0.
Ia = 2 x 46 mA, Ig2 = 2 x 11 mA, При Uвх = 10 В эфф. P = 17 Вт, Кни = 4 %.

Отвод на экранную сетку для ультралинейного включения должен быть сделан от 25 % анодной обмотки.

Чтобы подобрать нужный трансформатор ТАН из стандартного ряда типономиналов произведем некоторые расчеты.

Амплитуда напряжения на анодной обмотке:
Uaa = √ 2PR = √ 2 х 17 х 8000 = 522 В.

Стало быть, на половине обмотки амплитуда напряжения составит 261 В, что при питании (анод-катод) в 300 вольт, оставляет на лампе в открытом состоянии 39 Вольт. Можно проверить по характеристикам - так оно и есть.

Эффективное напряжение на анодной обмотке в 1,41 раза меньше и равно 185 Вольт.

То есть, нас устроит пара обмоток с таким рабочим напряжением или немного большим.

Теперь определимся с коэффициентом трансформации. При нагрузке 8 Ом, относительно Raa соотношение сопротивлений составит 1000, а коэффициент трансформации (квадратный корень из 1000) - 31,6.

Выходное напряжение на нагрузке 8 Ом составит (185 + 185) / 31,6 = 11,7 В

Для этой цели будем использовать две накальных обмотки по 6,3 В включенные последовательно с общим напряжением 12,6 В.

С учетом использования стандартных выходных накальных обмоток и коэффициента трансформации 31,6 напряжение анодных обмоток должно составлять: 12,6 х 31,6 = 398 В или половина - 199 Вольт. Это больше, чем 185, поэтому у нас трансформатор будет работать даже в слегка облегченном режиме.

Итак, нам нужно подобрать трансформатор, с минимальным числом обмоток, чтобы вместе с двумя половинками сетевых обмоток на 110/127 Вольт получить 199 вольт.

Это возможно в следующих двух комбинациях: 110 + 89 и 127 + 72.

На основании приведенных выше рекомендаций, для максимальной звуковой мощности 17 Вт, трансформатор надо выбирать мощностью 51 - 68 Вт. Идеально для нашего усилителя подходит ряд трансформаторов от ТАН27 до ТАН40 с мощностью 60 Вт.

Внимательно изучив таблицу напряжений обмоток типовых трансформаторов, выбираем трансформатор ТАН28-127/220-50, имеющий следующую комбинацию напряжений: 110 + 40 + 56 вольт. Стало быть, отвод на экранные сетки можно будет сделать с 56-и вольтовой обмотки, затем, расположить 40-а вольтовую секцию, и, наконец, непосредственно в аноды ламп встанут 110-и вольтовые половины сетевой обмотки. И, соответственно, Raa = 8553 Ом при коэффициенте трансформации 32,7.

Помимо ТАН28 весьма хорошие результаты дают трансформаторы соседних типономиналов:
ТАН27-127/220-50, - комбинация обмоток: 127 + 28 + 28 + 6 = 189 В, и Raa = 7200 Ом;
ТАН29-127/220-50, - комбинация обмоток: 110 + 56 + 56 = 222 В, при этом Raa = 9933 Ом.

К двум накальным обмоткам, включенным последовательно, подключаем нагрузку 8 Ом. При нагрузке в 4 Ома, ее надо подключить к отводу накальной обмотки. Обе выходные "накальные" обмотки имеют отводы на напряжения: 5 + 1,3 В. Поэтому, если набрать напряжение с двух обмоток, как 5 + 1,3 + 1,3 = 7,6 В, то оно почти точно будет соответствовать нужному значению (8,2 В) для нагрузки в 4 Ома. И в этом случае выходная мощность усилителя составит 14 Вт.

Напряжение анодного питания должно быть больше, чем типовые 300 вольт на величину падения напряжения на общем катодном резисторе 130 Ом при токе в 114 мА (2 х 46 + 2 х 11), что составляет 15 вольт. Стало быть, напряжение питания после фильтра выпрямителя должно быть 315 Вольт. На пиках громкости усилитель будет потреблять ток 114 + 2 мА = 116 мА (2 мА потребляет входная лампа усилителя), средний же ток его потребления будет немногим больше тока покоя, составляющего 2 х 36 + 2 х 4 + 2 = 82 мА.

С указанным трансформатором данный усилитель при средней выходной мощности, 8,5 Вт (половина от максимальных 17-и Вт) обеспечивает полосу усиливаемых частот от 34 Гц до 21 КГц по уровню минус 3 дБ. Чувствительность усилителя на частоте 1 КГц при максимальной выходной мощности составляет 0,28 вольта эффективного значения.

Звук у этого усилителя очень четкий, и обладает типичной прозрачностью, характерной для ламповых схем. Соберите и послушайте сами. Работы-то тут на выходные - не более! День - сделать шасси и еще день смонтировать. Только сразу предупреждаю: Если Вы хотите услышать действительно ламповый звук - никаких печатных плат! Только навесной монтаж с естественной воздушной изоляцией между элементами схемы. Минимум проводов, монтаж надо вести исключительно выводами самих радиоэлементов используя монтажные лепестки ламповых панелей, жесткие выводы переменных резисторов. Возможно также использование отдельных монтажных точек или лепестковых текстолитовых планок. Электролитические конденсаторы надо установить на плате из нефольгированного гетинакса, пропустив их выводы в отверстия и смонтировать медным голым, луженым проводом диаметром 0,8 - 1 мм. Таким же проводом, одетым в лаковый кембриковый чулок, надо провести монтаж трансформаторов и другие "длинные" соединения в схеме.

Печатный монтаж не стоит применять в конструкциях ламповых усилителей по следующим причинам:

Повышенная емкость монтажа с плоских проводников на элементы схемы. При высоких импедансах схемы, высоких напряжениях и относительно малых токах активных элементов эта емкость, с диэлектриком относительно невысокого качества, вносит существенный вклад в специфику звучания усилителя. Стоит ли использовать в усилителе конденсаторы ФТ или К78-2, если мы параллельно им включаем паразитные емкости по 15 - 20 пикофарад с диэлектриком в виде материала печатной платы?
Поверхностные утечки по изоляционному материалу печатной платы также вносят свою долю в искажение естественности звучания и ухудшение прозрачности звука.
Механическая несовместимость. Наличие в ламповых схемах весьма крупногабаритных элементов, при крепеже их на печатную плату предъявляет к последней повышенные механические требования и снижает надежность электрических соединений при относительно больших усилиях, например, при смене ламп.
Конструктивная незавершенность. Ламповый усилитель, выполненный на печатной плате все равно нельзя эксплуатировать, поскольку на ней невозможно разместить выходной и силовой трансформаторы, дроссель фильтра и для этого необходимо дополнять такую конструкцию все тем же шасси, все равно обвешивая печатную плату дополнительным навесным монтажом.
При внесении изменений или дополнений в готовую конструкцию усилителя, что часто бывает в радиолюбительской практике, печатный монтаж и вовсе теряет всю свою привлекательность.
Ну, и, наконец, наличие большой поверхности проводников (со стороны печати) с высокими напряжениями, опасными для жизни, не удовлетворяет нормам безопасности при эксплуатации таких конструкций в любительских условиях.

Печатный монтаж хорош для транзисторных схем и весьма неудобен для ламповых.

Для придания более душевного, мягкого и прозрачного звучания можно рекомендовать зашунтировать электролитические конденсаторы (лучше, фирмы JAMICON) старинными бумажными конденсаторами типа КБГ-И 0,015 мкФ на 400 Вольт. Впрочем, пойдут и современные К78-2 того же или большего номинала на рабочее напряжение не менее 400 Вольт.

Звучание этого усилителя довольно сильно зависит и от типа используемой лампы в предварительном каскаде. Наиболее "вкусный" звук дает лампа 6Н23П. Однако великолепно работают и любые другие двойные триоды, с аналогичной цоколевкой. Только не забывайте при смене типа лампы изменить значение катодного резистора первого триода так, чтобы на катоде второго триода сохранялись бы расчетные 64 Вольта.

Резисторы в схеме типа МЛТ но, если Вы сможете достать древние углеродистые ВС, то звук будет естественней и чище. Но это уже тонкие нюансы.

Блок питания. Выполнен на базе трансформатора ТАН33-127/220-50 или ТАН33-220-50 - в блоке питания можно использовать упрощенные трансформаторы с одной целиковой обмоткой на 220 вольт. Кенотронный выпрямитель с дроссельным фильтром выполнены по классическим схемам и в пояснениях не нуждаются. Вместо кенотрона EZ81 можно поставить EZ80, а при их отсутствии, - наш 6Ц4П (он потянет, но с небольшой перегрузкой), и заменить панельку с 9-и штырьковой на 7-и штырьковую. Впрочем, можно поставить их два, в каждом плече запараллелив аноды. Переменный резистор в цепи накала обеспечивает нейтрализацию фона переменного тока.

Первое включение. Проверьте правильность монтажа. Установите в средние положения оба переменных резистора. Включите усилитель и проверьте соответствие напряжений в различных точках конструкции на соответствие значениям, указанным на схеме. Отличие не должно быть более 5%, ну, разумеется, если в розетке в этот момент напряжение 220 вольт! - Очень немаловажное замечание!!!

Регулировка схемы. Заключается в установке с помощью переменного резистора "Баланс" равенства падений напряжения 0,8 В на резисторах 20 Ом, включенных последовательно между 8 и 9 выводами выходного трансформатора. Желательно, чтобы эти резисторы были подобраны одинакового номинала с точностью до 1% - это очень легко сделать, если купить их десяток, а потом просто перемерить тестером на совпадение номинала.

Если выходные лампы Вашего усилителя не являются подобранной парой, то в этой схеме их можно подобрать. Установите переменный резистор "Баланс" в среднее положение и убедитесь в равенстве напряжений смещения на его крайних выводах. Для этого можно подсоединить к крайним выводам резистора цифровой вольтметр со шкалой 2В и выставить ноль по нему. Затем, перебирая все имеющиеся у Вас лампы, найдите те, у которых будут одинаковые падения напряжений на 20-и омных резисторах. При смене ламп надо обязательно выдерживать не менее 2-х минут с момента подключения до момента измерения.

Заключительный этап настройки проводится, когда в усилитель установлены подобранные лампы и выставлен баланс токов выходного каскада. Регулировка заключается в установке минимального уровня фона на его выходе. Для этого нужно закоротить вход усилителя, а на выход подключить либо милливольтметр переменного тока, либо осциллограф, установив максимальную чувствительность его входа. Изменяя положение движка переменного резистора "Фон" устанавливают минимальные показания милливольтметра или осциллографа. На этом регулировка усилителя закончена. Слушайте и наслаждайтесь!

Авторский макет усилителя

За основу было взято шасси и монтаж профессионального контрольного усилителя, от устаревшей и демонтированной радиовещательной аппаратуры.

А это вид на монтаж усилителя. На рисунках видна дополнительная лампа EM84 — индикатор уровня выходного сигнала усилителя. А в подвале шасси размещены элементы амплитудного детектора для работы индикатора.

Пример правильного, классического лампового монтажа

Классическая конструкция двухтактного усилителя, выполненная на универсальном макетном шасси под пальчиковые и под октальные лампы.
Именно такую конструкцию и именно такой подход в конструировании ламповых схем я бы рекомендовал современным радиолюбителям, которые родились после того, как в 1965 г. в Советской оборонке были запрещены новые разработки на радиолампах, классическая школа лампового конструирования стала забываться и в радиолюбительской среде тоже, и в нынешнее время утрачена почти полностью.
Поэтому увидеть действительно правильную ламповую конструкцию вдвойне приятно. Итак, слово автору этой конструкции:

Усилитель, выполненный на универсальном макетном шасси под пальчиковые и под октальные лампы

Размер шасси вибирал исходя из стандарта 43 см х 28,5 см. Как раз становится в стойку. Предварительно вычертил карандашом на миллиметровке в натуральную величину. Из картонки вырезал проекции трансов, ламп и прочих круных деталей. Затем долго двигал в поисках оптимального расположения. Для оперативного измерения режимов ламп применил одиночные розетки. Со стороны подвала они же используются как изолированные лепестки. Удобно. Прорисовал все соединения на бумажке, максимально стараясь использовать выводы самих элементов. Где уж совсем никак, поставил расшивочные колодки. Вообще то этот этап самый важный и спешить пилить-сверлить не стоит. Хорошо продуманная разводка на бумаге избавляет от многих "сюрпризов" в железе. Хотя и я их не избежал, но на то он и первый опыт.

Вячеслав Багрий (г. Киев, Украина),
инженер промышленной электроники,
любитель конструирования ламповой аппаратуры.

Схема 2. Двухтактный почти "триодный" УНЧ на 6П3С, 6П3С-Е (6L6 G, 5881)

Типовой режим ламп выходного каскада (из справочника):
Еа = 360 В, Еg2 = 270 В, Eg1 = минус 22,5 В, Raa = 6,6 КОм,
Ia = 2 x 44 mA, Ig2 = 2 x 2,5 mA, При Uвх = 0.
Ia = 2 x 66 mA, Ig2 = 2 x 7,5 mA, При Uвх = 45 В амп. P = 26,5 Вт, Кни = 2 %.

В справочных данных для этой лампы не было найдено рекомендации по проценту напряжения на экранной сетке для ультралинейного включения. Поэтому, волевым решением, основываясь на собственном опыте разработчика, было принято значение 33 %. Однако, надо понимать, что ультралинейное включение значительно снижает выходную мощность усилителя относительно приведенных справочных данных для "чистого" двухтактного усиления в режиме класса AB. Это происходит за счет того, что при открывании лампы, при положительной полуволне входного напряжения, снижается не только анодное (выходное) напряжение, но и напряжение экранной сетки, что приводит к уменьшению амплитуды анодного тока, относительно значения, до которого могла бы открыться лампа при постоянном напряжении экранной сетки. Характеристики лампы выходного каскада за счет введения ультралинейной обратной связи приближаются к триодным. Плавно же изменяя процент переменного напряжения на экранной сетке, ну, например, с помощью потенциометра, можно установить оптимальное соотношение между максимальной выходной мощностью и "триодностью" звучания. Но это лучше делать каждому радиолюбителю индивидуально на свой вкус. Разумеется, приведенные в справочных данных 26,5 ватт при переменном напряжении на экранной сетке в 33 процента от анодного, не могут быть получены, но усилитель при этом будет звучать особенно нежно.

Проведя аналогичные расчеты, как и для предыдущей схемы, Находим:
Uaa = 592 В, Ua = 296 В, Ua эфф = 210 В.

По приведенным выше расчетам также замечаем, что выходную мощность в 26,5 Вт мы сможем получить с трансформатора ТАН лишь на нагрузке 4 Ома. На нее и будем рассчитывать наш усилитель. Нужный коэффициент трансформации для соотношения сопротивлений 6600 к 4-ем, составит 40,6.

Поскольку напряжение на нагрузке в 4 Ома при выходной мощности 26,5 Вт должно быть 10,3 В, мы можем использовать при точном подборе нужного соотношения витков отводы накальных обмоток. Нас устроят такие варианты включений: 5 + 5 = 10 В (с небольшой перегрузкой на 0,3 В), 5 + 5 + 1,3 = 11,3 В и полное включение: 5 + 5 + 1,3 + 1,3 = 12,6 В.

Итак, нам надо подобрать трансформатор, имеющий двойной набор обмоток с напряжениями в двух комбинациях: 110 + 100 и 127 + 83. В реальном подобранном трансформаторе эти напряжения могут быть немного больше, но ни в коем случае - меньше! И при этом, чтобы нашлась еще одна (пара, разумеется) обмотка для питания экранной сетки с напряжением 210 / 3 = 70 В.

Как уже говорилось ранее, мощность выбираемого трансформатора должна быть в районе 100 Вт. Однако, представляет интерес использовать для этой схемы чуть более мощные трансформаторы со стержневым сердечником и расположением обмоток на двух симметричных катушках. Это ряд трансформаторов от ТАН69 до ТАН82 с мощностью 122 Вт.

По рассчитанным исходным данным нас удовлетворяют два трансформатора:
ТАН72-127/220-50, - комбинация обмоток 127 + 80 + 24 (анод) и 56 - экран;
ТАН73-127/220-50, - комбинация обмоток 127 + 80 + 20 (анод) и 80 - экран;

При этом "ультралинейная" экранная обмотка у ТАН72 составит 24 % от анодной, а у ТАН73 - 35 %. Схемы включения обоих трансформаторов одинаковы.

При этом, чтобы максимально точно выдержать нужный коэффициент трансформации, нагрузку надо подключать к выходным накальным обмоткам, соединенным на напряжение 11,3 В (5 + 1,3 + 5). В этом случае коэффициент трансформации составит:
для ТАН72 коэффициент: 2 х (127 + 80 + 24) / 11,3 = 40,9 и при этом Raa = 6686 Ом.
для ТАН73 коэффициент: 2 х (127 + 80 + 20) / 11,3 = 40,2 и при этом Raa = 6457 Ом.

Наличие обоих трансформаторов (а они стоят очень не дорого) открывает возможность для эксперимента с величиной переменного напряжения на экранной сетке.
В анодную цепь лампы нужно включать начало первичной (сетевой) обмотки. У этого вывода минимальная емкость на остальные обмотки. Затем, последовательно включаются секции анодных обмоток в порядке увеличения их нумерации выводов. Такое включение обмоток позволяет получить максимальную полосу пропускания трансформатора, в общем-то не предназначенного для использования в качестве выходного. Из этих же соображений выбиралось включение обмоток выходного трансформатора в схеме 1, с учетом специфики их размещения на броневом сердечнике.
В данной схеме использовано комбинированное смещение на управляющие сетки ламп выходного каскада. Автоматическое смещение за счет общего тока обеих ламп обеспечивает 40 % напряжения смещения, а остальные 60 % - задаются от отдельного выпрямителя и схему балансировки.
Единственное отличие предварительного каскада от предыдущей схемы в том, что фазоинвертор с расщепленной нагрузкой питается более высоким анодным напряжением, чтобы обеспечить хорошую линейность усиления при значительном размахе (двойной амплитуде) парафазных напряжений (два раза по 45 вольт).
Первое включение и регулировка усилителя полностью идентичны предыдущей схеме. Выпрямители собраны по классическим двухполупериодным схемам и в пояснениях не нуждаются.

Чувствительность усилителя на частоте 1 КГц при максимальной выходной мощности составляет 0,775 вольта эффективного значения. А полоса пропускания при средней выходной мощности 8,5 Вт от 24 Гц до 24КГц по завалам минус 3 дБ.

Усилитель, собранный автором с трансформатором ТАН73 показал великолепное звучание с очень сочными низшими частотами, жесткой "серединой" и очень нежными и прозрачными высокими частотами. В этой схеме были опробованы не только лампы 6П3С и 6П3С-Е, но и 6Ф6С, EL34 и 6550.

Самое "вкусное" и приятное звучание обеспечили выходные лампы 6Ф6С, правда, при нагрузке 8 Ом и полном включении выходных обмоток.

Вот кратенькое эмоциональное описание звучания усилителя с разными лампами:
6П3С-Е - Звук упругий, как будто слегка скомпрессированный, мощные низы, и очень четкие верхи. Но этот звук давит и долго его не послушаешь. Она по звучанию как раз под гитарные комбики! Это ж аналог американской 5881, которая в этих комбиках как раз и используется. Электрогитарный у нее звук. Она все-таки не совсем 6L6, которая почти точный аналог нашей 6П3С.
6П3С - Прозрачный естественный звук с очень хорошим разделением и слышимостью как тихих, так и мощных звуков. Четко слышны все призвуки и разные инструменты.
6Ф6С - Очень интересное звучание. Можно слушать целый день - не утомляет. Все очень прозрачно, нежно и музыкально!
6550 - Сильный мощный звук. Солидный, можно сказать. Низы звучат, как выражается мой братишка, что "аш шуба заворачивается"!
EL34 - Глубокие мощные низы, очень нежные верха и жесткая середина. Голос очень жестко звучит. Однако при этом нежно звучит рояль.
6П6С - никак. Дохло и невкусно. Не годится она в этот усилитель. Слабовата.

И еще увидел разницу в звучании, которую вносит предварительная лампа.
6Н8С - наша, классическая, дает немного размазанный мягкий звук.
6Н8С-6SN7 фирмы RFT 1954 года. Были такие с двойным названием, дают очень жесткий и четкий звук, - как будто по прописям он прописан! И верхи становятся как стальные!
6Н9С - в комплекте с EL34 дает довольно интересное звучание с подчеркиванием верхних частот. Очень сильно подчеркиваются щеточки. Однако, низы звучат относительно бесцветно. А в комплекте с 6П3С - вообще никакого звучания не было... так, что-то непонятное и "никакое".
Лампы 6550 и EL34 мощноваты для этого усилителя. Поставить их можно и они нормально работают, но для них надо более высокие напряжения и более мощные трансформаторы - раза в два-три! И питание разное. На 6550 надо, по хорошему-то, 600 вольт на аноды и 300 вольт на экранные сетки, а на EL34 - 800 и 400, соответственно. Тогда они запоют!!! Под них надо трансформаторы на заказ мотать! Или покупать у серьезных аудиофильных компаний. Это уже очень серьезные лампы.
Однако, оптимально этот усилитель работает на обычных лампах 6П3С с предварительным каскадом на 6Н8С. Что и рекомендую!

Поскольку в схеме 2 экранные сетки выходных ламп питаются в 1,38 раза более низким напряжением, чем аноды, это эквивалентно, если бы к экранным сеткам были бы приложены не 24 % и 35 % переменного анодного напряжения, а 33 % и 48% соответственно.

Автором был выполнен такой усилитель на трансформаторе ТАН73, и при столь большом значении переменного напряжения на экранной сетке, 48%, выходная мощность усилителя составила 12 ватт. При этом его звучание очень напоминало усилители на триодах.

В общем, игрушка что надо!!! И это на обычных дешевых ТАН-ах!

Ламповые кастрюльки!

Уважаемый Сергей!

Вы так профессионально и заразительно описали Ваши усилители на ТАН-ах , что я на старости лет решил попробовать собрать схему №2 на 6П3С-Е. Собрал два моноблока. Высылаю Вам их фотографии. Это моя вторая конструкция на лампах (первая — осциллограф была построена после школы в 1975 году).

Идея использовать 4-х литровую кастрюлю в качестве корпуса пришла после посещения хозяйственного магазина. Корпус, если его изготавливать, учитывая и эстетику и функциональность — дорогостоящая и трудоёмкая деталь, а тут — готовое изделие — никелированное, с ручками и не дорогое (350 р.). Случайно высота кастрюли совпала с высотой трансформатора. Вырезал электролобзиком крышку из 5-ти мм. дюраля и она стала главным несущим элементом. Кастрюля не претерпела никаких изменений. Можно в любой момент использовать по прямому назначению. Стоял вопрос вентиляции, но за полчаса работы ничего особенно не нагрелось. Самым горячим элементом оказался резистор в катодах 6п3с, но я увеличил его мощность в 2 раза. В конце-концов можно отверстий насверлить (как в дуршлаге), но этого пока не понадобилось.

Лампы закрыты от повреждения красивыми решеточками — подставками то ли для зубных щёток, то ли для чего то ещё, купленными в том же хозяйственном.

Вот, собственно, и всё.

Огромное спасибо Вам, Сергей за такой отзыв о моей конструкции. Покажу жене, может не так будет гундеть, что квартиру канифолью провонял. Осмелюсь пригласить Вас в гости на «рюмочку чая».

С уважением, Борис Трунов

Кастрюльки на кухонном подоконнике. Два оконечника и предварительный усилитель

Компоновка оконечного усилителя

Монтаж оконечного усилителя. Вид сбоку

Монтаж оконечного усилителя. Вид сверху.

Схема 2-а. Двухтактный ультралинейный УНЧ на 6П3С, 6П3С-Е (6L6 G, 5881)

Иное включение обмоток выходного трансформатора ТАН73-127/220-50 позволило получить большую выходную мощность, однако звучание усилителя при этом стало более "пентодным". Была задействована следующая комбинация напряжений обмоток:

110 + 80 + 80 на анод и 20 вольт - на экранные сетки, при полном подключении нагрузки (4 Ома) к выходным обмоткам ( 6,3 + 6,3 = 12,6 В ) дает коэффициент трансформации 42,8 и Raa = 7347 Ом. При этом выходная мощность усилителя возросла до 22-х ватт. Процент переменного напряжения от значения анодного, приложенного к экранным сеткам ламп составил 7,4 % или с учетом пересчета в 1,38 раза - 10 %. Ну, а то, что не удалось получить расчетные 26,5 Ватт, объясняется отличием реального коэффициента трансформации и Raa от требуемых в типовом режиме.

Усилитель, собранный по схеме 2-а оказался менее чувствителен к смене лампы предварительного каскада, и замена отечественной 6Н8С на 6Н8С-6SN7 фирмы RFT 1954 года практически не приводила к изменению звучания. Более нивелированно в нем зазвучали и выходные лампы.
6П3С - четкий прозрачный, но, пожалуй, слишком "правильный" звук.
6П3С-Е - более плавное и немного расслабляющее звучание, отдаленно напоминает звучание 6Ф6С в предыдущей схеме.
6Ф6С - на фоне обеих 6П3С - "слабовато" - конечно, гораздо лучше, чем 6П6С в предыдущей схеме, но по сравнению с 6П3С и 6П3С-Е звучание менее сочное. Хотя прозрачность звука хороша по всем частотам.
6П6С - на удивление, в этой схеме "зазвучала", показав очень приятные "низы" и хорошую прозрачность средних частот и четкость "верхов".
EL34 - звучание оказалось более нежным и приятным для уха, чем в предыдущей схеме. Все-таки, EL34 - это лампа сделанная для пентодных включений! В этой схеме (2-а) она звучит гораздо лучше, чем в предыдущей (2).

Самое лучшее звучание, весьма сильно отличающееся от уже перечисленных, показала пара выходных ламп 6550 (производство НПО "Светлана"). Глубокие и мощные низы, четкая середина, прозрачный "верх" в совокупности с мягким и ласковым звучанием, делает эту лампу буквальным лидером для этой схемы. К тому же, в схеме 2-а уже нет ощущения, что эта лампа для нее "мощновата".

Схема 3. Двойной, двухтактный ультралинейный УНЧ на 4-х 6П3С (6L6 GC)

Типовой режим ламп половины выходного каскада (из справочника на 6L6 GC):
Еа = 450 В, Еg2 = 400 В, Eg1 = минус 37 В, Raa = 5,6 КОм,
Ia = 2 x 56 mA, Ig2 = 2 x 2,8 mA, При Uвх = 0.
Ia = 2 x 105 mA, Ig2 = 2 x 11 mA, При Uвх = 37 В амп. P = 55 Вт, Кни = 1,8 %.

И таких выходных каскадов у нас будет два, но немного в облегченном режиме. И выходные мощности у них просуммируются.

Амплитуда напряжения между анодами составит Uaa = 784 В, Ua = 392 В, Ua эфф = 277 В.

Если все четыре накальные обмотки выходных ТАН-ов соединить последовательно, то при выходном напряжении 25,2 вольта (6,3 х 4 = 25,2) на нагрузке 8 Ом можно получить мощность 80 Вт. Если же последовательно соединить лишь 5-и вольтовые части обмоток, то при выходном напряжении 20 вольт на нагрузке 4 Ома получим 100 Вт. Так, что с учетом потерь в трансформаторе, будем делать схему точно по приведенному выше типовому режиму!

Коэффициенты трансформации: для Raa = 5600 Ом и нагрузки 4 Ома, - 37,4, для Raa = 5600 Ом и нагрузки 8 Ом, - 26,5

На этот раз, в качестве выходного трансформатора подходит только ТАН73-127/220-50

Включение его обмоток в анодную цепь будет таким: 127 + 80 + 80 = 287 Вольт. А оставшаяся 20-вольтовая обмотка пойдет на питание экранной сетки. То есть, к экранной сетке будет приложено лишь 7 % сигнального напряжения анода. Конечно, такое включение уже сложно будет назвать ультралинейным, но все равно это лучше, чем питание экранной сетки постоянным напряжением. Безусловно, есть некоторые издержки при использовании стандартных трансформаторов, но возможность быстро и дешево изготовить легкоповторяемый ламповый усилитель с вполне достойным звучанием, думаю, перебивает эти недостатки! Однако, есть в этом и положительный момент. Столь маленькая ультралинейная обратная связь, все же придав некоторую нежность звучания усилителю, тем не менее, почти не ограничит его выходную мощность и в этой схеме реально получить обещанные справочными данными 100 Ватт!

В выпрямителе использованы два кенотрона 5Ц4С с параллельно соединенными анодами. Это лучше, чем использование одного 5Ц3С. И падение напряжение на них меньше, да и пиковая перегрузочная способность выше. Последовательное соединение электролитических конденсаторов с выравнивающими резисторами использовано потому, что при включении усилителя, во время разогрева ламп, возможны колебания анодного напряжения, превышающие их максимальное рабочее напряжение 450 вольт. В случае же включения выпрямителя без нагрузки, его выходное напряжение составит 620 вольт, что уж никак не будет приемлемо для 450-и вольтовых конденсаторов.

Оба двухтактных выходных каскада аналогичны предыдущей схеме с точностью до номиналов элементов, обеспечивающих другой режим работы ламп. Предварительный каскад усиления, выполняющий функции фазоинвертора, выполнен по дифференциальной схеме и имеет коэффициент усиления около 15-и. Использование такой схемы обусловлено необходимостью получения довольно большой амплитуды напряжения для раскачки выходного каскада - 37 вольт. При этом размах напряжения на каждом аноде лампы 6Н8С составляет 74 вольта. Получение неискаженного усиления таких амплитуд в каскадах с расщепленной нагрузкой, используемых в предыдущих схемах усилителей, весьма проблематично.

При желании иметь дифференциальный (симметричный) вход, конденсатор, заземляющий сетку второго триода лампы надо отсоединить от общего провода и в эту точку подать входной противофазный сигнал. Входной сигнал, при котором усилитель отдает полную выходную мощность на частоте 1 КГц, составляет 1,55 вольта эффективного значения.

Для получения "теплых", "душевных" оттенков звучания и увеличения прозрачности, желательно электролитические конденсаторы во всех трех схемах (кроме тех, что стоят непосредственно на выходе выпрямителей), зашунтировать конденсаторами КБГ-И 0,03 мкФ на 600 вольт или К78-2 того же или близкого номинала на напряжение 1000 вольт.

Правильно собранный усилитель начинает работать сразу. Настройка схемы полностью аналогична предыдущим.

Звучание этой схемы более "правильное", чем предыдущих, как за счет симметрии тракта усиления, так и за счет усреднения и компенсации искажений на четырех выходных лампах и двух выходных трансформаторах.

Можно также рекомендовать использовать в этой схеме (3) выходные лампы 6550. При этом желательно увеличить питающие напряжения анода и экрана до 600 и 300 вольт, соответственно. Ну и Raa надо будет обеспечить для каждого выходного каскада 5 килоом. Тогда можно ожидать в таком усилителе выходную мощность до 200 ватт (по 100 ватт на каждый выходной каскад). Подобрать трансформаторы для такой схемы и придумать их включение, чтобы получить на нагрузке нужную амплитуду напряжения, предоставляю радиолюбителям самостоятельно по приведенной выше методике! Ну, а что у Вас получится, можно будет обсудить в Форуме "Любимые лампы".

А вот и остальные параметры типового режима лампы 6550 для данной схемы:
Еа = 600 В, Еg2 = 300 В, Eg1 = минус 32,5 В, Raa = 5 КОм,
Ia = 2 x 50 mA, Ig2 = 2 x 2,5 mA, При Uвх = 0.
Ia = 2 x 135 mA, Ig2 = 2 x 16,5 mA, При Uвх = 32,5 В амп. P = 100 Вт, Кни = 3 %.

При этом, ультралинейное переменное напряжение между экранными сетками выходных ламп должно составлять не более 20 % от напряжения между анодами.

А вот кенотроны на 200-ваттный усилитель уже придется ставить другие. Либо 4 штуки (по два на каждый выходной каскад) 6Д14П или 6Ц10П, либо, если усилитель не будем гонять на синусном сигнале с максимальной мощностью, то для воспроизведения любой музыки прекрасно пойдут две штуки 6Д20П ( EY88 ).

Если бы можно было вернуть время назад, я бы порекомендовал использовать этот усилитель для молодежных ансамблей и бит-групп, распространенных в годы моей молодости, - в конце 60-х, начале 70-х годов прошлого века! Надежные 100 ватт чистого, мягкого лампового звука, на доступных "шесть пэ тройках", полная полоса усиливаемых звуковых частот, и никаких самодельных трансформаторов! - Об этом тогда можно было только мечтать! Лучшего не придумаешь!

Экспериментируйте!

Схема 4. Ультралинейный дифференциальный УНЧ на 6П3С, 6П3С-Е (6L6 G, 5881).

Расчетный режим ламп выходного каскада (за основу взят режим лампы 5881 Tung — Sol):
Еа = 360 В, Еg2 = 360 В, Eg1 = минус 31,5 В, Raa = 6,3 КОм,
Ia = 2 × 44 mA, Ig2 = 2 × 2,5 mA, При Uвх = 0.
Ia = 2 × 70 mA, Ig2 = 2 × 8 mA, При 2 × Uвх = 63 В амп. P = 26 Вт,
Ультралинейный отвод на экранную сетку выполняется от 43 % анодной обмотки.

В качестве выходного трансформатора используется дифференциальное включение двух трансформаторов ТАН73. Подробное описание такого включения, физика работы, параметры и расчетные соотношения будут приведены в статье "Дифференциальный выходной трансформатор в двухтактных ламповых УМЗЧ". Здесь я приведу лишь некоторые параметры данного конкретного включения.

Расчетная нижняя рабочая частота в этой схеме усилителя — 22 Гц (реально должна быть ниже). Измеренная индуктивность первичной обмотки Laa = 175,8 Генри. Верхнюю рабочую частоту нагруженного трансформатора предоставляю возможность радиолюбителям замерить самим. Полагаю, она лежит далеко за пределами звукового диапазона частот. Как-никак, а анодная обмотка у нас получилась не только секционированной, но еще и все четыре секции разнесены на четыре отдельные катушки, что до минимума уменьшает как межанодную емкость, так и межобмоточную. А связь между обмотками очень сильная, и индуктивность рассеяния должна быть весьма малой.

Измеренный коэффициент трансформации при коммутации выходных обмоток на 8 Ом получился 27,94. Raa = 6244 Ом (измеренное значение при нагрузке 8 Ом).

Мощность такого составного выходного трансформатора при нагрузке 8 Ом — 80 Вт, при нагрузке 4 Ом (при соответствующей коммутации вторичных обмоток) — 100 Вт. Стало быть, в нашем 26-и ваттном усилителе такой трансформатор будет работать "в легкую", и от него можно ожидать весьма высококачественное звучание. Ультралинейное подключение экранных сеток обеспечивается в точности, как и рекомендованное для лампы 5881 — 43% от числа витков анодных обмоток (ну, уж, так удачно подобрались обмотки в ТАН73).

В схеме выходного каскада усилителя применено комбинированное смещение. 15% — "автоматическое", за счет начального тока ламп и падения на общем катодном резисторе, остальные 85% или 26,8 В — задаются от фиксированного источника отрицательного напряжения. Такая схема обеспечивает хорошую стабильность режима усилителя и вносит незначительные потери анодного напряжения на резисторе автосмещения.

Для высококачественного выходного каскада нужен и высококачественный фазоинвертор. Он выполнен на двойном триоде 6Н7С по схеме дифференциального усилительного каскада. Схема каскада аналогична уже применявшейся в усилителе по схеме три, ну, разве, что вместо 6Н8С стоит 6Н7С. Схемы этих каскадов взаимозаменяемы. Для увеличения динамического диапазона и, соответственно, линейности, катодный резистор дифкаскада подключен к источнику отрицательного напряжения, используемому для задания смещения на лампы выходного каскада — дополнительные 30 вольт.

При желании иметь симметричный вход усилителя, инверсный сигнал следует подать на сетку второго триода, через имеющийся конденсатор 0,47 мкф, отсоединив его второй вывод от земли. Чувствительность усилителя 1,55 Вольта.

Электролитические конденсаторы (фирмы JAMICON), блокирующие "сигнальные" анодные цепи, зашунтированы бумажными конденсаторами КБГ-И емкостью 0,03 мкф. на рабочее напряжение 600 вольт.

Источник питания полностью аналогичен схемам усилителей 2 или 2-а. Хотя, потребляемый ток выходным каскадом на максимальной "синусной" мощности (2 × 70 + 2 × 8 мА) и превышает возможности кенотрона 5Ц4С (122 мА по справочнику), но при воспроизведении музыки (с реальным пик-фактором) он не выходит за пределы допустимого. Так, что здесь нарушений нет.

Правильно собранный усилитель начинает работать сразу. Настройка схемы полностью аналогична схемам 2 и 2-а.

Пожалуй, при грамотно выполненном монтаже и хорошем качестве используемых радиодеталей, этот усилитель может претендовать на высококачественное звучание, не хуже, чем усилители с самомотанными трансформаторами, серьезно претендующие на Hi-Fi или даже на "домашний", "пентодный" Hi-End!

Соберите, и послушайте сами! Ну, очень душевно играет!

То ли еще будет!

Авторский макет усилителя

Макет этого усилителя, показанный на фотографиях, сейчас услаждает слух его разработчика. Размеры макетного шасси, на котором были собраны все схемы приведенных здесь усилителей на октальных лампах: 280 х 125 мм. Глубина подвала — 50 мм Материал — Сталь толщиной 1,5 мм. Фотографии специально сделаны фронтальными и без искажений перспективы, чтобы можно было по ним определить все размеры конструкции.

А это профессиональные, радиовещательные, ступенчатые, 63-х позиционные регуляторы громкости, которые я использую при работе с этими усилителями. Их номинал, как переменного резистора — 10 килоом.

А это эквивалент нагрузки. 8 ом, 98 ватт. 49 резисторов МЛТ — 2 Вт, 390 Ом ±5% соединенные параллельно и для удобства монтажа расположенные квадратом 7 x 7. Вот на этом эквиваленте все измерения и проводились.

А это контрольный усилитель, который я использую для сравнения звучания вновь разработанных ламповых усилителей с авторитетной легендой английской Hi-Fi транзисторной схемотехники. QUAD 520 — потомок легендарного усилителя QUAD 405, который был отмечен Большой королевкской медалью за схемотехнику в 1975 году.