Например TDA7294

РадиоКот > Схемы > Аудио > Усилители

Реинкарнация 6П21С

Автор: Sobiratel_sxem, sobiratel_sxem@mail.ru
Опубликовано 26.01.2016.
Создано при помощи КотоРед.

     Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы хотели бы поделиться с вами конструкцией высококачественного лампового усилителя, спроектированного нами для работы в составе домашней аудиосистемы. О том что у нас получилось сегодня и пойдёт речь.
     На схеме ниже представлена схема электрическая принципиальная усилителя.

     Рассмотрим подробно принцип её работы.
     Итак, сигнал с выхода Вашего аудиоустройства, через разделительный конденсатор С1 и антипаразитный резистор R2 поступает на вход предварительного усилителя, выполненного на высокочастотном пентоде с короткой характеристикой Ла1 в триодном включении [1]. Данный усилительный каскад представляет собой классический резистивный каскад и в особых пояснениях не нуждается. Катодный резистор данного каскада преднамеренно не зашунтирован конденсатором по 2 причинам:
     - резистор, не зашунтированный конденсатором в цепи катода, является цепью местной отрицательной обратной связи, что позволяет линеаризовать характеристики каскада и тем самым уменьшить вносимые искажения;
     - благодаря отсутствию конденсатора всегда есть возможность подключить дополнительную цепь общей отрицательной обратной связи с выхода усилителя, что так же уменьшит суммарный уровень искажений (что и было сделано в дальнейшем).
     С выхода предварительного усилителя, через разделительный конденсатор С4 и антипаразитный резистор R7, усиленный сигнал поступает на вход промежуточного каскада – фазоинвертора, выполненного на двойном триоде Ла2 [2].
     Фазоинвертор данного усилителя представляет из себя, по сути, 2 независимых каскада с общим катодом и отличается от классической схемы только катодными цепями. В классической схеме фазоинвертора катоды соединены вместе, а для задания автоматического смещения служит общий катодный резистор. Для устранения связи по переменному току на всех частотах звукового диапазона данный резистор шунтируется конденсатором относительно большой ёмкости [3].
     Благодаря применению отдельного резистора автоматического смещения для каждого плеча удалось добиться следующих улучшений:
     - так как катодные резисторы не зашунтированы конденсаторами, аналогично катодному резистору предварительного усилителя они создают за счёт протекания переменной составляющей тока небольшое напряжение отрицательной обратной связи, что так же линеаризует характеристики каскада и уменьшает вносимые искажения;
     - появляется возможность независимой регулировки плеч фазоинвертора и более точной установки заданного режима каждого плеча в отдельности. Что позволяет настроить (отбалансировать) каскад более точно.
     С выхода промежуточного каскада усиленный сигнал, через разделительные конденсаторы С8, С9 поступает на вход выходного каскада, выполненного на прямонакальных лучевых тетродах Ла3, Ла4 [4] в тетродном включении с фиксированным смещением. Напряжение смещения подаётся на первые сетки ламп выходного каскада от отдельного выпрямленного и хорошо сглаженного стабилизированного источника отрицательного напряжения через переменные резисторы R15, R16 и резисторы утечки R14, R17.
     Нагрузкой выходного каскада служит трансформатор Tr1 с подключённой ко вторичной обмотке акустической системой.
     В усилителе применено раздельное питание каскадов. Предварительный усилитель и фазоинвертор питаются от выпрямленного и хорошо сглаженного источника питания напряжением 280 Вольт. Выходной же каскад питается от выпрямленного и хорошо сглаженного источника питания напряжением 500 вольт.
     Резистор R5, конденсаторы С2, С3, С5, С6 – дополнительный фильтр напряжения питания предварительного усилителя. Данный фильтр следует установить как можно ближе к нагрузочному резистору R3 предварительного усилителя.
     Конденсаторы С14, С15 – дополнительный фильтр напряжения питания выходного каскада. Он устанавливается как можно ближе к средней точке выходного трансформатора.
     Резисторы R18, R19 – резисторы межанодной отрицательной обратной связи.
     Резисторы R22, R23, конденсаторы С12, С13 – дополнительные RC фильтры напряжения питания второй сетки ламп выходного каскада Ла3, Ла4.
     Резистор R24 – резистор общей отрицательной обратной связи.
     Резистор R25 и конденсатор С16 образуют демпфирующую RC-цепочку, устраняющую так называемый паразитный выброс на прямоугольном импульсе.
     Все использованные детали указаны на схеме.
     Настройка данного усилителя не представляет сложности. Для настройки усилителя нужно перед первым включением переменными резисторами R14, R17 выставить максимальное отрицательное напряжение. После этого можно включить усилитель и дать ему прогреться 5-10 минут.
     Для начала произведём настройку усилителя по постоянному току. Для этого подбором резистора R4 следует выставить на аноде лампы Ла1 напряжение равное 140 Вольт. После настройки предварительного усилителя переходим к настройке промежуточного каскада. Для его настройки нужно подбором резисторов R9, R13 так же выставить на анодах лампы Ла2 напряжение равное 140 вольт. Для настройки выходного каскада нужно попеременной подстройкой резисторов R15, R16 выставить токи анодов выходных ламп Ла3, Ла4 равные 20 мА. На этом настройку по постоянному току можно считать законченной. Переходим к настройке по переменному току.
     Для настройки по переменному току на выход усилителя подключается эквивалент нагрузки – резистор 4 Ом мощностью не менее 15-20 Вт.   На вход усилителя подаётся синусоидальный сигнал частотой 1 кГц. Плавным повышением уровня входного сигнала добиваемся номинальной выходной мощности. После чего производим настройку усилителя по минимуму 2-ой гармоники. Не будем подробно описывать тонкости данной методики т.к. это делалось неоднократно многими авторами и нами в том числе. На этом настройку можно считать законченной (Следует отметить, что усилитель не должен ни в коем случае возбуждаться. Если происходит самовозбуждение усилителя, то необходимо проверить правильность подключения первичной и вторичной обмоток выходного трансформатора. При неправильном подключении нарушается фазировка каскада и ООС через резистор R24 превращается в ПОС. В случае ПОС необходимо поменять местами концы или первичной или вторичной обмотки, после чего генерация должна исчезнуть.).
     После настройки усилителя следует протестировать усилитель на реакцию на прямоугольный импульс. Для этого на вход подаётся прямоугольный сигнал частотой 1 кГц, а на эквиваленте нагрузки контролируется его форма по осциллографу (в качестве осциллографа можно использовать виртуальный измерительный комплекс Visual analyser). Правильная форма импульса на выходе представлена на рисунке ниже

   Если же прямоугольный импульс имеет выброс или фронт искажается (сглаживается), то следует подобрать параметры демпфирующей цепочки R25, C16 для получения правильной формы прямоугольного импульса на выходе. Следует так же отметить, что применение данной цепи несколько сужает полосу пропускания усилителя, но повышает его устойчивость.
     Номинальная выходная мощность усилителя равна 10 Вт.
     После настройки усилителя и проработки его в течение 50-ти часов был произведён обмер параметров данного усилителя с использованием виртуального измерительного комплекса Visual Analyser.
     АЧХ усилителя представлено на фото.

     По АЧХ видно, что полоса пропускания усилителя по уровню -3 дБ составляет от 20 Гц до 18-19 кГц, что является вполне хорошим результатом для данного трансформатора и приведённого сопротивления анодной нагрузки выходного каскада.
     На фото ниже представлен спектр сигнала при выходной мощности равной 10 Вт.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник равен 0.084%, а уровень самой высокой, 3-ей гармоники составляет -57.8 дБ.
     На фото ниже представлен спектр сигнала на выходе при половинной выходной мощности.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник равен 0.072%, а уровень самой высокой 3-ей гармоники составляет -64.85 дБ. Динамический диапазон данного усилителя около 60 дБ т.к. фон переменного тока 50 Гц подавлен в усилителе на -60 дБ, а сигналы уровнем ниже просто потеряются за данным фоном. Динамический диапазон усилителя можно расширить, если применить более качественную фильтрацию анодных и накальных напряжений. Кроме того следует отметить, что при выходной можности 5Вт НИ ОДНА гармоника не превышает уровня фона 50 Гц, а следовательно практически не будет оказывать никакого влияния на качество усилителя (особенно тембральную окраску звука на выходе).
     После превышения номинальной выходной мощности усилитель начинает плавно входить в ограничение сигнала с одновременным ростом уровня искажений на выходе. В максимальном режиме усилитель способен развивать мощность равную 25 Вт. Спектр сигнала при данной мощности представлен на рисунке ниже.

     По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник равен 7.7%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей равен -17 дБ. Следует отметить, что использовать усилитель при рассеиваемой на аноде мощности более 17-18 Вт не рекомендуется т.к. это может привести к тепловой перегрузке анода и второй сетки ламп выходного каскада [5].
     После проведения замера параметров усилителя было произведено контрольное прослушивание усилителя. Усилитель на выходе даёт естественное и нейтральное звучание, гитарный окрас отсутствует, все инструменты проигрываются чётко и чисто. Если Вам покажется звучание усилителя зажатым или приглушённым можно уменьшить величину ООС. Для этого нужно увеличить резисторы R18, R19 до 430-470 килоом, а резистор R24 до 22-27 килоом. После этого нужно повторить настройку усилителя. При этом незначительно возрастёт суммарный уровень искажений.
     На фото ниже представлено свечение ламп выходного каскада Ла3, Ла4 при выдержке равной 1 секунде (слева) и 2-ум секундам (справа).


     Следует отметить, что свечение выглядит довольно своеобразно и не охватывает баллон лампы полностью, как в 6П3С, ГУ-32 и некоторых других лампах.
     На фото далее представлен внешний вид макета спроектированного усилителя без источника питания и выходного трансформатора.

 

     P.S. Все интересующие вопросы по данной конструкции и опубликованным ранее конструкциям Вы можете задавать на мой электронный адрес: Sobiratel_sxem@mail.ru (или Sobiratel_sxem@inbox.ru).

     На этом на сегодня всё! С уважением, Андрей Савченко, Кривовозов Александр.


Список использованной литературы

1. Параметры 6Ж2П
2. Параметры 6Н24П
3. Н. Трошкин. Фазоинверторы, журнал Class A, Апрель 1997 г, стр. 16-21
4. Параметры 6П21С
5. Справочный листок по 6П21С

 


Файлы:
Схема усилителя в формате SPlan


Все вопросы в Форум.


ID: 2229

Как вам эта статья?

 Нравится
 Так себе
 Не нравится

Заработало ли это устройство у вас?

 Заработало сразу
 Заработало после плясок с бубном
 Не заработало совсем

12 12 7