Например TDA7294

РадиоКот > Схемы > Аудио > Усилители

Реинкарнация 6С19П. Часть 1

Автор: Sobiratel_sxem, sobiratel_sxem@mail.ru
Опубликовано 24.10.2017.
Создано при помощи КотоРед.

     Добрый день, уважаемые радиолюбители.

     Среди ламп, используемых радиолюбителями при конструировании УНЧ отдельным классом стоят так называемые стабилизаторные (проходные) лампы. Данные лампы не пользуются широкой популярностью среди радиолюбителей по причине низкого коэффициента усиления, и, как следствие, сложности раскачки выходного каскада, выполненного на данных лампах. Несмотря на это выходные каскады, реализованные на стабилизаторных лампах обладают некоторыми преимуществами по сравнению с выходными каскадами на лампах других типов. Сегодня я хотел бы поделиться с Вами результатами своих экспериментов по применению стабилизаторных ламп в выходных каскадах УНЧ. Ну что ж, начнём…
     Итак, первое моё знакомство со стабилизаторными лампами случилось относительно давно, когда я только начинал ещё увлекаться конструированием ламповых усилителей. Тогда же мной был сконструирован мой первый пробный усилитель на данных лампах, описанный в статье «Усилитель на ТАН. Часть 2». Не так давно мне на глаза попалась интересная статья Е. Карпова «Трансформаторные каскады с парафазным возбуждением» [1], которая меня и побудила продолжить данные эксперименты и провести ряд новых интересных опытов.


     На схеме выше показана схема электрическая принципиальная спроектированного усилителя. Разберёмся кратко как он работает.
     Сигнал, с выхода Вашего аудиоустройства, через разделительный конденсатор С3 и антипаразитный резистор R3 поступает на вход двухкаскадного предварительного усилителя, выполненного на радиолампах Ла1-Ла4 [2, 4].
     Первый каскад предварительного усилителя выполняет одновременно роль предварительного усилителя напряжения и фазоинвертора. Данный каскад выполнен на пентодах Ла2, Ла3 типа 6Ж32П [2].
     Пентоды 6Ж32П были специально разработаны для использования в первых каскадах звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуры, благодаря чему обладают низким уровнем микрофонного эффекта, а так же пониженным уровнем шумов.
     Первый каскад предварительного усилителя-фазоинвертора выполнен практически по классической схеме неавтобалансного фазоинвертора [3], но с добавлением цепей вольтодобавки. Для получения высокого коэффициента усиления предварительного усилителя применено пентодное включение радиоламп Ла2, Ла3. Напряжение на вторых сетках ламп задаётся резистивным делителем R9, R10.
Конденсатор С7 – дополнительный фильтр напряжения питания вторых сеток предварительного усилителя. Данный конденсатор так же дополнительно устраняет паразитную ООС, возникающую при протекании переменной составляющей тока вторых сеток через резисторы делителя.
     С выхода первого каскада, усиленный сигнал поступает непосредственно на вход второго каскада - усилителей тока, выполненных на радиолампах Ла1, Ла4 [4] по схеме катодных повторителей с приёмниками неизменяющегося тока. В катодные цепи катодных повторителей дополнительно с анодных делителей первого каскада усиления, через разделительные конденсаторы С4, С9 подаётся напряжение вольтодобавки, повышая тем самым суммарный коэффициент усиления предварительного усилителя.
     С выхода усилителей тока, усиленный сигнал поступает на вход выходного каскада, выполненного на стабилизаторных триодах Ла5, Ла6 типа 6С19П [5] с автоматическим смещением и непосредственной связью с предварительным усилителем. Автоматическое смещение задаётся резисторами R18, R19. Конденсаторы С10, С11 служат для устранения местной ООС со стороны катода, вызванной протеканием тока катода по резисторам автоматического смещения.
     Резистор R20 – резистор общей отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель полностью.
     Резистор R17, конденсаторы С1, С2 – дополнительный фильтр напряжения питания предварительного усилителя.
     Конденсаторы С12, С13 – дополнительный фильтр питания выходного каскада усилителя.
     Все использованные детали указаны на схеме.
     Настройка данного усилителя не представляет сложности. Перед первым включением необходимо извлечь все лампы, кроме Ла2, Ла3 из ламповых панелек. После этого можно включить усилитель и дать ему прогреться в течение 3-5 минут. После прогрева усилителя, необходимо резисторами R4, R12 выставить напряжение на анодах ламп Ла2, Ла3 равное 200 Вольт. При этом резистором R9 напряжение на вторых сетках ламп Ла2, Ла3 необходимо выставить в диапазоне 90-100 Вольт.
     После настройки первого каскада усилителя необходимо выключить усилитель и установить лампы Ла1, Ла4 в ламповые панельки. После чего необходимо повторно включить усилитель и выставить резисторами R1, R16 токи анодов ламп Ла1, Ла4 равные 15 мА. На этом настройку предварительного усилителя можно считать закогченной.
     Для настройки выходного каскада необходимо резисторами R18, R19 выставить токи ламп Ла5, Ла6 равные 90 мА. Следует отметить, что в данном варианте выходного каскада включено по 2 лампы 6С19П параллельно т.е. ток каждой лампы будет равен 45 мА. По возможности лампы выходного каскада должны быть подобраны в пары по наименьшему разбросу характеристик. На этом настройку по постоянному току можно считать законченной.
     Настройка усилителя по переменному току производится подстроечным резистором R11 по минимуму искажений любым известным способом. На этом настройку усилителя можно считать законченной.
     После настройки усилителя и проработки в течение 50-ти часов с целью проконтролировать стабильность параметров было произведено несколько интересных экспериментов:
     1. В выходном каскаде усилителя в качестве ламп Ла5, Ла6 было установлено по 1 лампе 6С19П, после чего ток ламп Ла5, Ла6 резисторами R18, R19 был выставлен равным 45 мА. Далее усилитель был настроен резистором R11 по минимуму искажений и измерены его основные характеристики.
     Итак, на скрине ниже показана АЧХ данного варианта усилителя.

     По скрину видно, что полоса усилителя по уровню – 3 дБ лежит от 10 Гц до 20 кГц, чего вполне достаточно для комфортного прослушивания.
     На скринениже показан спектр сигнала на выходе усилителя при максимальной выходной мощности равной 9 Вт.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 1.11%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники грубо равен -41.23 дБ.
     На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.72%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники грубо равен -44.82 дБ.
     После измерения спектров искажений была проверена реакция усилителя на прямоугольный импульс, показанная на скрине далее.

     По скрину видно, что прямоугольный импульс имеет небольшие выбросы на фронтах, которыми можно пренебречь. «Отсутствие» выбросов дополнительно подтверждает отсутствие локальных подъёмов АЧХ.
     Кроме основных параметров УНЧ дополнительно было произведено измерение выходного сопротивления усилителя. В данном варианте включения выходное сопротивление близко к 0.8 Омам.
     После измерения основных параметров усилителя было произведено контрольное прослушивание усилителя. Первое что «бросилось в глаза» при прослушивании – это глубокий и чёткий бас. Как и ожидалось данный вариант усилителя, обладая низким выходным сопротивлением прекрасно демпфирует громкоговорители используемой мной для экспериментов акустической системы 25АС-109-2.
     Тем не менее, звук данного усилителя в верхней части звукового диапазона несколько приглушён и на мой вкус необходимо поднять уровень высоких частот. В связи с этим, для незначительного поднятия высоких частот параллельно катодным резисторам R5, R13 предварительного усилителя были включены шунтирующие конденсаторы ёмкостью 0.1 мкФ, устраняющие местную ООС со стороны катода в предварительном усилителе.
     После добавления шунтирующих конденсаторов была повторно измерена АЧХ усилителя. Данная АЧХ показана на скрине далее.

     По фото видно, что подъём АЧХ осуществлен в области 10 кГц на уровень около 3-4 дБ. После снятия АЧХ дополнительно была измерена реакция усилителя на прямоугольный импульс. Данная реакция показана на скрине ниже.

     Как и ожидалось, на фронтах прямоугольного импульса появились выбросы, связанные с локальным подъёмом АЧХ. Так же по форме выброса можно сделать заключение о высокой устойчивости усилителя т.к. реакция на прямоугольный импульс апериодическая.
     После введения корректирующих конденсаторов было вновь произведено контрольное прослушивание усилителя. Звук скорректированного усилителя мне понравился больше т.к. он обладает отличным уровнем и детальностью низких частот, высокие частоты прослушиваются достаточно чисто и детально, приглушение было полностью скомпенсировано. Если Вы решите повторить именно данный вариант усилителя попробуйте прослушать на своей акустической системе исходный вариант усилителя, возможно коррекция АЧХ Вам не понадобится.
     2. В выходном каскаде усилителя в качестве радиоламп Ла5, Ла6 было включено в каждое плечо параллельно по 2 радиолампы 6С19П. Из технической литературы известно, что при параллельном соединении ламп без изменения сопротивления нагрузки выходная мощность не изменяется, но выходное сопротивление усилителя уменьшается пропорционально количеству включённых радиоламп. Именно данный вариант усилителя (но без корректирующих конденсаторов) показан на исходной схеме, а его настройка описана выше под исходной схемой.
     После настройки усилителя было произведено измерение основных параметров данного варианта усилителя. АЧХ и реакцию на прямоугольный импульс не привожу т.к. они практически не изменились.
     На скрине ниже показан спектр сигнала при максимальной выходной мощности равной 9 Вт.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.75%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники грубо равен -44.72 дБ.
     На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.39%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники грубо равен -49.56 дБ.
     Сравнив спектры сигнала данного варианта усилителя с предыдущим с можно сделать вывод о том, что суммарный коэффициент гармоник уменьшился во всей области выходных мощностей усилителя.
     Выходное сопротивление данного варианта усилителя близко к 0.4 Омам. После измерения основных параметров данного варианта усилителя было произведено контрольное прослушивание усилителя. По сравнению с предыдущим вариантом усилителя звук данного усилителя стал более чётким, жёстким, более напористым. Незначительно повысилась детальность низких частот. Звучание данного варианта усилителя из всех описанных в данной статье мне понравилось больше всего.
     В подборке видео ниже показана работа макета данного варианта усилителя во время проведения испытаний.

     Не стоит судить о качестве воспроизведения по данным видеозаписям т.к. микрофон фотоаппарата обладает посредственным качеством + ужасная акустика помещения со множеством эхо (по видео это прекрасно видно). Видео предназначено исключительно для демонстрационных целей.
     В подборке фото ниже показан макет данного варианта усилителя при проведении испытаний.

     3. В выходном каскаде усилителя было установлено по 2 радиолампы 6С19П в плечо, а выходной трансформатор был соединён по схеме ниже.

     Из технической литературы известно, что при параллельном соединении радиоламп и уменьшении сопротивления нагрузки пропорционально количеству соединяемых ламп выходная мощность возрастает практически пропорционально количеству параллельно соединённых ламп, но при этом выходное сопротивление усилителя не изменяется.
     Если сравнить коэффициенты трансформации исходного включения выходного трансформатора и данного варианта включения (соответственно и сопротивления нагрузки), то можно заметить, что сопротивление нагрузки в данном варианте уменьшено менее чем в 2 раза.  Соответственно ожидаемое повышение выходной мощности будет так же менее 2-ух раз, но при этом незначительно уменьшится выходное сопротивление усилителя т.е. мы имеем некий промежуточный вариант.
     Настройка данного варианта усилителя полностью аналогична настройке предыдущего варианта усилителя, поэтому описывать её не буду.  Так же не буду повторно приводить АЧХ усилителя и реакцию на прямоугольный импульс т.к. они так же практически не изменились.
     На фото далее показан спектр сигнала на выходе усилителя при номинальной выходной мощности равной 12 Вт.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.97%, а уровень самой высокой 5-ой гармоники грубо равен -38 дБ.
     На фото далее показан спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной 9 Вт.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.79%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники равен -42.75 дБ.
     На фото ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности равной 4.5 Вт.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.45%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники грубо равен -49.16 дБ.
После превышения номинальной мощности 12 Вт усилитель начинает входить в ограничение (клипинг). В таком режиме усилитель способен развивать на выходе мощность равную 16 Вт. При этом суммарный коэффициент гармоник будет грубо равен 3.1%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники грубо равен -32 дБ. Спектр сигнала на выходе усилителя в таком режиме работы показан на фото ниже.

     Выходное сопротивление данного варианта усилителя близко к 0.7 Омам.
     После измерения основных параметров усилителя было произведено контрольное прослушивание усилителя. Звучание данного варианта усилителя близко к звучанию первого описанного варианта, но выходная мощность несколько выше, а звучание более мягкое.
     Для уменьшения суммарного коэффициента гармоник необходимо лампы всех каскадов усилителя подобрать в пары, в особенности лампы выходного каскада усилителя.
     Лампы выходного каскада данного усилителя можно так же заменить на радиолампы 6Н5С/6Н13С. При этом в зависимости от выбранного Вами варианта построения выходного каскада каждая лампа может быть включена как в одно плечо с параллельным соединением триодов, так и одна лампа в оба плеча усилителя (по одному триоду в каждое плечо).
     Если Вам больше всего понравился вариант усилителя с параллельным соединением 2-ух ламп 6С19П в каждом плече, то каждую пару ламп можно заменить одной радиолампой 6С41С. При этом выходная мощность усилителя практически не изменится.
     Кроме того, для снижения потребляемой усилителем мощности выходной каскад усилителя можно выполнить без гальванической связи с предварительным усилителем. В этом случае выходной каскад необходимо выполнить с полуавтоматическим или автоматическим смещением. Следует отметить, что выход усилителя на рабочий режим с полуавтоматическим смещением составляет около 5 минут, а стабильность режима по постоянному току во времени значительно ниже. Соответственно при настройке и установке тока покоя ламп выходного каскада этот фактор следует обязательно учитывать. Достоинством же режима с полуавтоматическим смещением является возможность установки более низкого тока покоя в классе АВ и при этом получение примерно такой же выходной мощности, как в описанных выше вариантах усилителей.
     Тем не менее, выполнение выходного каскада без гальванической связи с предварительным усилителем потребует наличие дополнительного выпрямленного и хорошо сглаженного отдельного источника питания ламп выходного каскада напряжением 180-220 Вольт.
     При сборке источника питания всех представленных вариантов усилителей необходимо помнить, что последний конденсатор фильтра должен быть не менее 470 мкФ для вариантов с 1-им триодом 6С19П (6Н5С, 6Н13С) в плече выходного каскада и не менее 680 мкФ для 2-ух триодов 6С19П (6Н5С, 6Н13С) либо одной радиолампы 6С41С в плече.
     На этом на сегодня всё, с уважением, Андрей Савченко.

Список использованной литературы:

1. Е. Карпов, «Трансформаторные каскады с парафазным возбуждением»
2. Параметры 6Ж32П
3. Н. Трошкин. Фазоинверторы, журнал Class A, Апрель 1997 г, стр. 16-21.
4. Параметры 6Н6П
5. Параметры 6С19П

 


Файлы:
Схемы в формате SPlan


Все вопросы в Форум.


ID: 2596