Однотактный ламповый усилитель на 6п14п в параллель. Унч на лампах в параллельном включении
Усилитель собран на известных ламп ах 6Н6П в драйвере и 2 х 6П14П в параллель в выходно м каскаде.
Как многие и догадываются,звук в ламповых усилителях отличается от обычных микросхем, и транзисторов. Как мне кажется немного чем-то даже лучше.
И смотрится даже внешне усилитель очень красиво и впишется в любую обстановку.
Схема лампового усилителя:
На схеме показан один канал УНЧ, активный фильтр и схема питания +255 В общая для обеих каналов. УНЧ собран на низкопрофильном металлическом шасси, имеет двухблочную реализацию. Силовой трансформатор вынесен в отдельный корпус для уменьшения наводок, так как сами лампы и выходные трансформаторы чувствительны к магнитным полям.
Вид на внутренности данного усилителя
В драйвере после прослушивания разных ламп я остановился на двойном триоде VL1 6Н6П, но можно применить 6Н1П, 6Н2П, 6Н3П … 6Н23П, так как схема каскодная с автоматическим смещением то без подбора номиналов резисторов R7 и R8 каскад будет абсолютно рабочий с любыми лампами, имеющими такое же расположение выводов. Потом при желании можно будет подобрать сопротивление этих резисторов для установки рекомендуемого режима работы для определенного типа ламп. При недостаточном коэффициенте усиления драйвера можно взять лампу с большим Ку или зашунтировать R8 электролитическим конденсатором 470.0 – 1000.0 / 6,3-16В плюс пленочными конденсатором 1.0 / 63 В, только нужно обратить особое внимание на качество этих конденсаторов. Выходной каскад одноактный, работает в классе А с автоматическим смещением, выполнен на паре пентодов 6П14П на канал в триодном включении.
Эти лампы хоть и дешевые, но звучат довольно красиво. Выходные трансформаторы используются готовые ТВЗ-1-9, для увеличения выходной мощности и улучшения АЧХ два трансформатора объединены в один, таким образом, как показано на фото, между сердечниками сделать прокладку из бумаги 0,1 мм.
Выходные обмотки включены последовательно, а входные как бы параллельно каждая нагружена на отдельную лампу, схема включения указана на схеме именно для такой модификации.
Режим работы выходного каскада задается сопротивлением резисторов R14 для VL2 и R18 для VL3, для напряжения питания 250В ток покоя каждой лампы должен быть в приделах 40 - 45 мА. При недостаточном коэффициенте усиления R14 и R18 можно зашунтировать электролитами 470.0- 1000.0 / 25 В плюс пленочными конденсаторами 1.0 / 63 В, к качеству которых тоже нужно уделить особое внимание.
Для уменьшения габаритов и улучшения качества питания, в аппарате применены активные фильтры анодного напряжения, построенные на полевых транзисторах IRF840, эти узлы можно заменить обычными дросселями. Емкость конденсаторов С1, С3 и С5 желательно брать побольше на сколько не жалко денег, я поставил 100.0/400В только потому что у меня были ограничения по диаметру этих конденсаторов. Но и такой емкости достаточно, что бы совсем не было слышно фона 100Гц от пульсации питания. В качестве силового трансформатора можно использовать легкодоступные ТС-160 или ТС-180, высоковольтные вторичные обмотки включаются последовательно что бы получить порядка 180 В переменного тока, накальные обмотки включаются параллельно, провод от БП к УНЧ желательно делать не сильно длинным, накал подавать толстым проводом. В заключение хочу сказать что аппарат получился довольно хорошо звучащим, с довольно большим запасом по мощности как для однотактника в таком размере, максимальная выходная мощность до 5Вт на канал, с высокочувствительными АС вполне достаточно мощности 2х5 В для того что бы соседи вечером начали стучать в стены. Сам звук очень приятный, чистый, детальный, довольно неплохой бас, а середина так вообще улет.
Я не претендую на то, что все высказывания в статье являются 100% верными. Прошу учесть, что это первый мой значительный проект и до этого я вообще мало знал что-нибудь о радиолампах, их схемотехнике, монтаже и т.п.
Идея собрать усилок для колонок витала в моей голове очень давно. Впрочем, я об этом уже писал в первой части статьи. И тут один мой друг "подсел" на конструкторы МастерКИТ, собирал все подряд, в том числе и усилок для колонок S30. Я тоже загорелся, но я ведь не ищу легких путей:) Опять-таки начитался форумов и решил собрать гибридный усилок, это который состоит из входного лампового каскада, а выходного - на транзисторах. На e-bay таких конструкторов вагон. И все они в районе 25-50 бакинских. Но в то время я еще боялся покупок онлайн и поэтому решил собрать гибридный усилок своими силами. Пошел на форум за подсказкой, и в результате меня отговорили от гибридника:) Начал поглощать информацию тоннами, выбирать схемы, изучать основы ламповой схемотехники, монтажа, намотки трансформаторов. Судя по статьям и форумам, все было просто: 1-3 советских лампы, пара трансов от старых совковых телевизоров, и усил готов. Затрат по предварительным подсчетам получалось 1000-1500р. В принципе очень даже недорого. Но первый же поход на радиобарахолку закончился ничем. Старые трансформаторы от теликов там отсутствовали, да и вообще почти никакого выбора. В инете тоже не особо было с вариантами на покупку. Точнее были, но по совсем "конским" ценам.
Тем временем устаканивалась примерная схема для будущего усилителя. Колонки Solo2 имеют чувствительность в районе 86-89дБА, что очень мало для лампового усилителя. Поэтому все варианты с мощностью 3-5Вт я отсек сразу. Но при этом лампы 6П14П (буржуйский вариант - EL84) везде предлагаются как самый оптимальный вариант начинающему лампоусилостроителю. Поэтому хорошим вариантом казался выходной каскад с 2-мя 6П14П (в параллельном включении) на плечо, что увеличивало мощность почти в 2 раза. Опять же хотелось хваленого всеми триодного включения, не смотря на маленькую мощность. Поэтому была выбрана схема Манакова А.И.
Она была переделана под входной каскад на 6Н6П (по отзывами на форуме она имеет очень хорошее звучание) и другое анодное напряжение (по совету самого А.И. Манакова). Все расчеты выходного каскада проводились в программе SEAMPCAD для ламп EL84, что в принципе не совсем соответствует действительности при использовании советских ламп 6П14П.
Регулятор громкости было решено не ставить - упрощение конструкции, не нужно греть голову выбором качественного регулятора, да и все равно усилитель предназначался для использования с компом, на котором громкостью можно рулить без проблем.
Особой проблемы с комплектующими не было. Как говорится, "покупай-заказывай". Но ведь как всегда хотелось подешевле.
Лампы и все детали были найдены в городе, ничего заказывать через интернет, тем более по бешеным ценам, не понадобилось. Питающий транс было решено сделать на базе ТС-180 или ему подобном.
Вы спросите, а как же дроссельные фильтры? Ведь необходимо отфильтровать анодное напряжение. Решил поставить так называемые "электронные дроссели" - транзисторные фильтры. Они обеспечивают очень хороший уровень фильтрации при минимальном падении напряжении. На базе нескольких схем была расчитана такая схема:
В электронном дросселе есть еще один плюс - плавное нарастание анодного напряжения. С использованием данной схемы задержка получается в районе 2 минут. Для ламп 6П14П и анодного напряжения 370В этого хватит вполне.
Осталась проблема в выходных трансах. Брать готовые - дорого (1500-2000р за штуку). Мотать самому - еще тот заморочь, особенно когда в розницу негде купить медный провод нужной толщины и в нужном количестве. Везде продают только большими катушками... Долго изучал принцип расчета трансформаторов. Научился работать с программой TubeTransCalc .
Вообще мегарулезная программа. А потом заспамил порядка 20-30 контор и заводов, которые занимаются намоткой и изготовлением трансформаторов на заказ. Ответили только единицы и из них нашлась только одна контора, которая предлагала изготовить трансы по моим расчетам за 700р/шт. Но оказалось не все так гладко, ценник потом начал плавно увеличиваться, повылазили еще кое-какие трудности с заказом и оплатой, пришлось с этой конторой завязать. После чего была найдена другая питерская контора, которая обещала изготовить выходные трансы на базе ШЛ25х50 по 800р/шт и еще и питающий транс на базе тора ОЛ50-80-50 также по 800р. Итого 2400р, не считая доставки. Очень даже неплохо.
Силовой транс заказал с обмотками:
- 2шт по 320В 0,125А с отводами 280В и 300В (на всякий случай)
- 3шт по 6,3В 2А (решил заложить питание на индикаторы вых. мощности)
Выходные трансформаторы расчитал под ШЛ25х50. Ri=875Ом, Ra=4200Ом.
Вторичку запланировал по методу Партриджа на 4-8-16Ом.
По расчетам получилось:
- Первичка 19 слоев секциями 3-4-5-4-3 проводом 0,315; коммутация последовательно
- Вторичка 4 слоя между секциями первички проводом 1,12; коммутируется в зависимости от сопротивления нагрузки
- Активное сопротивление первички - 130Ом
- Активное вторички - 0,16-0,64Ом в зависимости от сопротивления нагрузки и способа коммутации
- Ls=0,0047Гн
- Частотная характеристика 24-100000Гц (при неравномерности 1дБ)
Заказал, оплатил, через месяц получил. Вместе с доставкой вышло в 3000р. Качество изготовления устроило вполне.
Правда случился "коллапс" с силовым трансом, который позже был разгадан. Заложенные мной обмотки 280, 300 и 320В не пригодились. Выпрямленное и отфильтрованное напряжение под нагрузкой не соответствовало расчетному. Уже позже с помощью друга и его осциллографа было выяснено, что у нас напряжение в сети имеет форму синусоиды со "срезанными" верхушками. За счет этого выпрямленное напряжение не равняется вычисленному по формуле.
На всякий случай прикупил стабилизатор напряжения Solby SVC-1000VA. Эта модель относится к электромеханическому типу стабилизаторов, обеспечивающих плавное регулирование выходного напряжения с высокой точностью (3%) его поддержания. Регулирование обеспечивается сервоприводом, автоматически отслеживающим за изменениями входного напряжения и тока нагрузки.
Он форму синусоиды не исправляет, но, по крайней мере, страхует от значительных перепадов напряжения и, соответственно, - от изменения величины анодного напряжения и сдвига режима работы ламп.
Пора было собирать макет. Взял большую доску и сварганил макет одного канала. Много времени потратил, подбирая катодные резисторы для 6П14П-ЕВ. Все никак с расчетами в SEAMPCAD не совпадало. Оказалось, вот тут и есть разница между басурманской EL84 и нашей 6П14П: на нашу лампу нужно подать МЕНЬШЕЕ напряжение смещения, чем на их. Так что при напряжении смещения в районе 12В я добился требуемого катодного тока 36мА.
Макет заработал:) Счастью не было предела.
Единственный косяк - очень явный низкочастотный фон. Но это оказались издержки длинных "соплей" в макете и неправильного расчитанного резистора на входе. Изначально он был 200Ом, уменьшил его до 8,2Ом - все стало чисто:) Решил собрать индикатор выходного сигнала. Схема достаточной простенькая.
Изначально она была на лампах 6Е1П, но они мне не понравились. Долго искал 6Е3П. Кое-как нашел. По 150р/шт. Собрал - работает.
Решил попробовать логарифмический по схеме руки всем известного Lynx"а.
Собрал. Работает, но не нравится. Вернулся к первому варианту.
Оставалось спроектировать корпус и скомпоновать в нем "начинку".
Просмотрел вагон фоток корпусов. Прошурстил все варианты под заказ. Ничего не впечатлило. В результате решил сделать сам. Конечно, хотелось дерево подороже или шпон. Но в результате остановился на обычной сосне. Спроектировал в Компасе примерный вариант корпуса, просчитал все размеры. Нарисовал в Кореле внутреннюю плату. Полностью навесным монтажом решил не заморачиваться, а сделать на базе куска текстолита. Так проще.
Прошелся морилкой на 3 раза, потом лаком паркетным тоже в 3 слоя. Получилось очень даже неплохо:)
Собрал плату. Проверил. Засунул все в корпус. Поигрался с прокладкой сигнальных кабелей для минимизации фона. Удовлетворился:)
Звук понравился. Чистое звучание, все инструменты прослушиваются. По сравнению с родным усилком колонок - небо и земля. Мощности хватает для раскачки колонок примерно на 60% громкости. Индикаторы - просто загляденье. Если смотреть фильм, то столбики шевелятся в такт открытия рта - очень прикольно.
Ну и теперь о грустном: себестоимость усилителя получилась 7200р. (это с учетом всех деталей, часть которых (от логарифмического индикатора, подбора катодных резисторов) осталась на будущее, пары запасных ламп 6П14П-ЕВ для подбора пар, морилки, лака. Дополнительно покупка инструментов (сверел, коронок, электролобзика, пилок) и стабилизатора напряжения - еще около 4500р . Вот вам и ламповый усилитель:)
Но все равно я доволен. Готовый за такую бы цену с аналогичными характеристиками и внешним видом я бы, наверное, не взял.
Ну, а если когда-нибудь захочется собрать еще усилитель, то следующим этапом будет усилитель на полевых транзисторах. Все-таки КПД выше, размер и вес в разы меньше.
PS: Хочу поблагодарить всех, кто помог мне в этом проекте, а в частности:
- мою жену Анечку за то, что морально поддерживала, помогала и не дала бросить все на полпути
- обитателей форума audioportal.su: А.И. Манакова aka Гэгэн , Леонида aka Пермяк , Сергея А за помощь и подсказки в процессе; и многих других, из чьих сообщений я подчерпнул много полезной информации
Предлагаю вашему вниманию хорошо повторяемую, отработанную, схему лампового УНЧ с параллельным включением ламп, за основу взят УНЧ начального уровня. Заинтересовала меня однажды схема лампового УНЧ начального уровня. Повторил - результатом был доволен.
Посидев поразмыслив, решил переделать эту схему в более мощный вариант. В стерео варианте получилось на две лампы больше, но оно того стоит. Лампа 6н3п имеет в своем баллоне две независимых. Решено было собрать схему 6н3п +6п14п+6п14п . Методом проб и ошибок выяснил, что целесообразней всего использовать обе половинки 6н3п, для каждой 6п14п, те в свою очередь анодами соединяются вместе.
Многие авторы подобных статей предлагают параллельное включение тех же пентодов, как по входу так и по выходу. Такое схемное решение не дает сколь нибудь ощутимых прибавок в ваттах. Кроме того, появляются заметные искажения звука и избавится от них довольно сложно. Все же лампа лампе рознь, пусть и обе новые и не работали. И приходится усложнять ООС, что тоже ни к чему путному не приводит.
Схема ламповго УНЧ
В процессе небольшой наладки от ООС я избавился совсем. Никакой на слух разницы не заметил. Однако в варианте с одной 6п14п ООС все же нужна. В итоге получился УНЧ с максимальной выходной мощностью около 8.8 Вт. Если входы 6п14п соединять вместе и пускать дальше по схеме, то в таком варианте максимальная мощность всего 5.7 ватт. Единственное о чем стоит сказать, в этой схеме нужно подобрать пентоды.
Если ставить какие придется, то появится фон переменного тока. Или скрипы на малой громкости. Соответственно и 6н3п в идеале должна иметь две нормальные половинки, а не так, что одна б/у другая новая. Результат от такой лампы будет тем же, даже если подобраны 6п14п. В общем мне хватило десяток 6п14п и трех 6н3п, из них выбрал самые оптимальные.
Выходные трансформаторы лампового УНЧ
Теперь о выходных трансформаторах. Если у вас есть ТВЗ, то можете сразу их убрать подальше. Не годятся совсем, поскольку выходное сопротивление с таким включением очень отличается от обычного на одной 6п14п. Много было испорчено всяких трансов, перемотано и брошено. В конце концов попались на глаза трансы марки ОСМ-0.016. Вот на них то и получил просто отличный результат! Некоторые мотают на ОСМ-0.16. Зачем нужен такой транс в 160ватт? Если выходная мощность ограничена 9-ю ваттами. Более чем хватает 16 ватных трансов. Если нет таковых, то возьмите железо от ТВК-110. Не поленитесь полностью намотать с нуля выходник на нем. Оно того стоит.
Теперь о намотке.
Мотаем так: первый слой вторичка-90 витков провода 0.47, затем 1500 витков первичка проводом 0.18. Затем еще слой вторички 90 витков провода 0.47 и еще 700 витков первички того же провода. Между обмотками не прокладывал бумажные прокладки, в целях экономии места укладывал два слоя непрозрачного скотча. С прозрачным очень неудобно мотать. И плюс такого решения: обмотка надежно приклеена. При работе не создает никаких шумов. Первичку соединяем в послед, вторичку параллельно. Если железо от ТВК, то вместо последних 700 витков мотаете 1200 витков.
Отмечу, что первичку как ни крути мотать придется виток к витку, иначе все обмотки не влезут. Между половинками железа никаких бумажных прокладок не ставим! Размеры собранного ОСМ: 50 мм высота, толщина железа 32 мм. У ТВК толщина несколько меньше. Фото ОСМ и ТВК выкладываю.
Все остальные нюансы читаем в статье УНЧ начального уровня. Таблица напряжений та же, не забываем с учетом, что тут питание 320 вольт. Лично я не подбирал их вообще. Выставил норму только на 6н3п. Данный усь использую уже пару лет. Работает по 12 часов в сутки, нареканий и поломок не имеется. Работает безотказно. Очень хорошие низы, глубокие и недурно звучат ВЧ.
О деталях УНЧ
Несколько слов о деталях. Вся обвязка 6н3п резисторы 0.125, кроме анодных. Там надо по мощнее. Переменный резистор лучше подыскать сдвоенный импортный. Мной взят от старой китайской автомагнитолы. Отечественные никуда не годятся, неравномерная регулировка по каналам, да еще и шорохи всякие создают. Из украшательств мною поставлена индикаторная лампа 6е1п.
Отдельно о сетевом трансе. У меня перемотанный ТС-100, приходится обдувать все же семь ламп, потребляют приличный ток по накалу. Греется железо шибко.
Вообще же очень хорошо подходят электронные трансформаторы после домотки. Но минус там один: приходится городить кучу фильтрующих цепочек. Если использовать только для накала, то никаких фильтров не надо и места занимает значительно меньше.
Практически каждый радиолюбитель, делающий первые шаги в освоении ламповых УНЧ, начинает с простого на 6П14П. Схема эта действительно несложная и неприхотливая. Работает при безошибочной сборке неплохо, размеры небольшие, звук приятный.
Но послушав некоторое время такой усилитель начинаешь понимать, что мощности одной лампы явно недостаточно. И дело не в желании врубить музыку на полную, чтоб слышали соседи, а в необходимости иметь определённый запас по мощности, для качественного отыгрывания низкочастотных звуков. Самый простой выход - добавить ещё одну аналогичную лампу в выходной каскад, включив её параллельно уже установленной. Такое включение ламп позволяет уменьшить внутренние сопротивление ламп, что положительно сказывается на выходном сопротивлении усилителя и увеличивает мощность УНЧ за счет уменьшения коэффициента трансформации в трансформаторе.
Схема принципиальная УНЧ на двух лампах 6П14П
Выхо дная мощность 6 Ватт.
Диапазон воспроизводимых частот 35-35000 Гц.
Коэффициент искажений 5% при максимальной мощности.
Входное напряжение 1 вольт.
Настраивают данную схему почти также, как и одноламповую, только нужно добиться равенства токов, текущих через выходные лампы. У меня были EL84 - это аналоги советских 6П14П, их и задействовал. В своём варианте настроил на одной лампе EL84 54mA, на другой - 55mA. На входной 6н2п - 7,5mA. Подобрал все номиналы: по катодам и режим открытости на 220 к (заменил на 500 к цепь перед сетками на корпус EL84) подобрал. Теперь УНЧ отлично работает: получился он с глубокими высокими, нормальными средними, обычными низкими.
При настройке (установке анодного напряжения и тока) надо не превысить мощность на лампе - примерно 15 ватт будет предел. Ток каждой лампы меряем по падению напряжения на 10 Омах - R3 R4, ими если надо можно и сбалансировать токи.
Ещё один момент. Чтоб паралелить лампы, нужно убавлять сопротивление нагрузки, то есть уменьшить расчетное количество витков выходного звукового трансформатора приблизительно на 30%, иначе заметного увеличения мощности не появится.
Завершил работу. Вход: Tungsram PCC88 ток 2 мА. На выход все 4 х EL84 выставил 40mA. Прилично работает. Колонки с динамиками 25-гд качает нормально. Правда для слабого лампового УНЧ это тяжёлый динамик.
Необходим более чувствительный, например 10гд36 или аналогичный. В комнате 12 кв. метров звучит вполне прилично, но несомненно слабее двухтакта. На 350 вольтах анодного разница заметна - стоит 1 лампа или 2. Прирост мощности около 50%. Сборка и испытание - Ma$ter.
Выходную мощность однотактного УНЧ можно повысить параллельным подключением к лампе выходного каскада еще одной или нескольких ламп. Таким образом, при том же питающем и анодном напряжении анодный ток и, соответственно, выходная мощность каскада увеличиваются в два или более раз. Пример параллельного подключения дополнительной лампы в оконечном каскаде однотактного УНЧ приведен на рис. 1.
Рис.1. Принципиальная схема однотактного УНЧ на одном (а) и двух (б) пентодах
В рассматриваемой схеме (рис. 1, а ) используется так называемое ультралинейное включение пентода, характерным признаком которого является соединение катода с защитной сеткой. Экранирующая сетка пентода подключена к выводу 2 выходного трансформатора Tpl, при этом количество витков между выводами 2 и 3 составляет примерно 43% от количества витков между выводами 1 и 3. Трансформатор Tpl рассчитан так, чтобы полное сопротивление первичной обмотки (выводы 1-3) равнялось величине нагрузочного сопротивления, определяемого для каждой лампы по каталоговой спецификации. Так, например, для лампы типа EL34 это сопротивление составляет примерно 3 кОм. Напряжение автоматического смещения формируется на резисторе R3, который шунтирован электролитическим конденсатором C2.
При параллельном подключении к лампе выходного каскада УНЧ дополнительной лампы (или ламп) потребуется откорректировать величины некоторых элементов. Так, например, при подключении одной дополнительной лампы (рис. 1, б ) величина сопротивления резистора R3 в цепи автоматического смещения должна быть уменьшена примерно в два раза по сравнению с ранее рассмотренной схемой (рис. 1, а ), а значение емкости шунтирующего конденсатора С2 - вдвое увеличено. Это объясняется тем, что при параллельном подключении двух ламп катодный ток возрастает в два раза. Следует отметить, что и мощность резистора R3 также должна быть увеличена в два раза, то есть с 5 до 10 Вт. Для достижения двукратного увеличения выходной мощности также в два раза потребуется уменьшить полное сопротивление первичной обмотки трансформатора Tpl.
Теоретически подобным способом параллельно лампе выходного каскада можно подключить и большее количество аналогичных ламп с практически идентичными параметрами. Поэтому в продаже можно встретить уже подобранные пары и даже четверки ламп для использования в параллельном включении выходного каскада УНЧ.
Как и в однотактном ламповом УНЧ, повысить выходную мощность двухтактного усилителя можно параллельным подключением к лампам выходного каскада еще одной или нескольких ламп. При том же питающем и анодном напряжении анодный ток и, соответственно, выходная мощность каскада увеличиваются в два или более раз. Особенности такого подключения мы поясним на примере простого двухтактного усилителя мощности, принципиальная схема которого приведена на рис. 2 .
Рис.2. Принципиальная схема простого двухтактного усилителя мощности
Данный усилитель представляет собой два одинаковых канала, основу каждого из которых составляет однотактный усилитель, рассмотренный ранее. Пример параллельного подключения дополнительных ламп в оконечном каскаде такого двухтактного УНЧ приведен на рис. 3 .
Рис.3. Принципиальная схема простого двухтактного усилителя мощности с параллельным включением ламп
При выборе параметров элементов для двухтактного лампового УНЧ с параллельным подключением ламп справедливы все замечания и рекомендации, упомянутые ранее для однотактной схемы.
