Вопрос про усилитель из статьи "Современный, ламповый..."

[Enceladi]

Здравствуйте!

Задумался, почему бы ради интереса (не аудиоман) не собрать ламповый усилитель. Наткнулся на вариант, описанный в статье "Современный, ламповый…" (https://radiokot.ru/circuit/audio/amplifier/50/), который меня очень заинтересовал. Очень понравились схемотические решения! Есть несколько вопросов по теме:

1) Училитель имеет выходную мощность 2.5 Вт. Есть ли возможность ее увеличить ватт до 8-10 без существенных изменений выходного каскада? Если нет, то не могли бы вы порекомендовать схему выходного каскада на данную мощность?
2) В источнике питания накал ламп питается прямо с обмотки трансформатора - переменным напряжением. Я не профессионал в ламповых усилителях, но в интернете видел схемы как с питанием от переменного, так и с питанием -6.3В. Стоит ли поставить дополнительный стабилизатор?
3) У источника питания не указана модель трансформатора. Полагаю она также самодельная? Как я понял обмотка на питание 300В имеет такое-же количество витков как и первичная?

И небольшой побочный вопрос: обязательно ли для подобных усилителей делать источник питания на большом трансформаторе или же импульсный повышающий БП будет работать не хуже?

Буду благодарен за любые советы!

[vem566]

На вкус и цвет...
С этой схемы больше не получить. Без вариантов. Схем как двухтактных, так и однотактных выходных каскадов с любой мощностью в сети как грязи. Однако появляются вопросы. Уровня сигнала выдаваемого фазоинвертором хватит для раскачки более мощного оконечника? Как быть с источником питания при увеличении мощности в 4 раза? Как будете решать вопрос с выходным трансформатором? От него ох, как много зависит. Цена на хорошие выходники говорит сама.
Накал питают постоянным током в каскадах с высокой чувствительностью. Где критичен уровень наводок и фона от накала. А в обычном смысла нет. Как впрочем, и стабилизатор 300 вольт в приведенной схеме. Одно достоинство - задержка подачи высокого напряжения на аноды.
Ну и импульсные блоки питания в принципе работают в усилителях.

[El-Eng]

Здравствуйте. Спасибо за интерес к моей конструкции. Попробую ответить на вопросы.

1) Усилитель имеет выходную мощность 2.5 Вт. Есть ли возможность ее увеличить ватт до 8-10 без существенных изменений выходного каскада? Если нет, то не могли бы вы порекомендовать схему выходного каскада на данную мощность?
Прежде чем быть реализованной "в железе", схема прошла этап достаточно тщательного моделирования на PSPICE и оптимизации всех узлов. Выходную мощность, естественно, можно увеличить, применив более мощные лампы. Но это приведет к изменению всей конструкции и, по сути, это будет совершенно новое устройство. В литературе и Интернете можно найти множество различных вариантов реализации выходного каскада, но какой из них выбрать - дело разработчика. Я не могу рекомендовать что-либо просто потому, что предпочитаю решать задачу в комплексе, с учетом влияния всех узлов.

2) В источнике питания накал ламп питается прямо с обмотки трансформатора - переменным напряжением. ... Стоит ли поставить дополнительный стабилизатор?
Я не вижу в этом необходимости, особенно учитывая тот факт, что для надежной работы ламп требуется положительное смещение цепи накала напряжением примерно 50В (лампа VL2 работает при напряжении на катоде ~170В). Могу отметить, что проблем с фоном от цепи накала не было вовсе.

3) У источника питания не указана модель трансформатора. Полагаю она также самодельная?
Я просто купил этот трансформатор на радиорынке.

Как я понял обмотка на питание 300В имеет такое-же количество витков как и первичная?
Нет, число витков должно быть больше. Минимальное падение напряжения на регулирующем элементе стабилизатора примерно 15В. Это напряжение должно выдерживаться при наихудших условиях, т.е., например, при просадке питающего напряжения, скажем, до 200В. В этом случае, напряжение на выходе трансформатора должно быть 315/1.414=223В. Еще нужно прибавить пару вольт на диоды выпрямителя - 225В. При 220В питания напряжение будет около 250В. Вот на него и нужно ориентироваться, принимая во внимание то, что это напряжение должно быть на обмотке нагруженного трансформатора.

... обязательно ли для подобных усилителей делать источник питания на большом трансформаторе или же импульсный повышающий БП будет работать не хуже?
Я считаю, что необязательно. Скорее всего, вы не заметите разницы. Другое дело, что импульсный блок питания потребует более тщательного экранирования.

[Enceladi]

Большое спасибо за развернутые ответы!

Нашел довольно простую схему несколько более мощного усилителя: http://diyaudioprojects.com/Schematics/ ... Schematic/
Думаю что ставить токовыое зеркало на катоды лампы входного каскада особого смысла не имеет, ибо это одна лампа и характеристики должны быть схожи. А вот насчет выходных каскадов все не столь однозначно, ибо лампы могут иметь разные характеристики. Как вы думаете, имеет ли смысл поставить схожую схему токового зеркала на катоды выходных каскадов 6V6?

[El-Eng]

Думаю что ставить токовое зеркало на катоды лампы входного каскада особого смысла не имеет...
...
...имеет ли смысл поставить схожую схему токового зеркала на катоды выходных каскадов 6V6?

Смысл применения источника тока (токового зеркала) в катоде лампы заключается в том, что он позволяет установить требуемый режим работы каскада по постоянному току независимо от параметров конкретного экземпляра лампы и их временного дрейфа. Насколько это актуально - решать вам.
То же самое относится и к стабилизации тока катода выходной лампы. Я рекомендую поставить туда источник тока на LM317, зашунтированный емкостью и стабилитроном, который нужен для ограничения напряжения на микросхеме (в нормальном режиме он закрыт), так, как это сделано в моей схеме.

[Tjainnus]

Здравствуйте. Как пересчитать элементы блока питания для увеличения выходного напряжения (при увеличении входного)?

[El-Eng]

Здравствуйте. Напряжение на выходе стабилизатора определяется формулой Uвых=(Uref/R17)*(R17+R14+R12), где Uref=2.5В - опорное напряжение микросхемы регулируемого стабилитрона U1 (TL431). Проще всего повысить выходное напряжение можно пересчитав по формуле величину R14, а величины R12 и R17 оставить без изменения. Если нужно существенно увеличить выходное напряжение, то можно изменить величины R12 и R14, оставив примерно равным их соотношение. Еще необходимо обратить внимание на R11: через него должен течь ток порядка 1 мА и он должен быть способен рассеивать выделяемую мощность. Кроме того, нужно убедиться, что рассеиваемая Q4 и Q5 мощность не превышает допустимую (через них течет ток порядка 1 мА).

[Grek_2]

Здравствуйте! Вопрос по блоку питания. Планирую собрать фонокорректор и соответственно блок питания к нему. Сначала думал, что все просто, а когда начал изучать этот вопрос, то понял, что не все так просто и существует множество схемных решений. Ранее не имел дела с лампами. На мой взгляд Ваша схема отличается от остальных (блуждающих в сети) наличием различных защит и грамотным объяснением работы схемы. Так делают профессионалы своего дела!
На сколько я понимаю, это схема своеобразного электронного дросселя со стабилизацией анодного напряжения. В некоторых вариантах схем ставят несколько ступеней фильтрующих конденсаторов перед цепями управления мосфетом, например как здесь: http://radiomonkeys.blogspot.com/2016/0 ... repsu.html. Имеет ли смысл добавить конденсаторы к Вашей схеме перед или после предохранителя?
Фонокорректор планирую сделать на 12AX7 (2 шт.) и одной 12AU7. Прикупил трансформатор https://aliexpress.ru/item/400076586266 ... 7597408557 с двумя выходными обмотками на 250 В и 14 В предполагая что накал ламп будет сделан со стабилизатором на 12 В. В Вашей схеме на резисторы R1 и R3 поступает напряжение с обмоток накала 6,3В. Я так понимаю на транзисторе Q1 организована некая защита и при изменении (пропадании) напряжения накальных цепей транзистор Q1 закроется. Что мне надо будет изменить для подключения к обмоткам 14В?
Так же я не могу определиться со схемой накальных цепей в целом, ввиду незнаний данного вопроса. Поставить просто стабилизатор https://img.radiokot.ru/files/92136/2guennb0kf.jpg или пойти по такому же пути как с анодным напряжением и применить электронный дроссель со стабилизацией, например как здесь: http://klausmobile.narod.ru/appnotes/an_11_fetreg_r.htm или здесь (в конце статьи) https://radiopages.ru/non_feed.html. Вы же говорите, что не видите смысла в подобных вещах и запитываете лампы от "переменки". Что можете посоветовать по этому поводу?
Да, и еще вопрос. Есть у меня еще один трансформатор с двойными обмотками (2*220+2*6,3) https://aliexpress.ru/item/400014584140 ... 0444202663
Можно ли его использовать с Вашей схемой? Обмотки 6,3В я могу соеденить последовательно, а как быть с обмотками 220В? Возможно ли их соединить в параллель между собой, чтобы получилась одна обмотка 220В?

[El-Eng]

Здравствуйте!
Спасибо за Ваш отзыв. Отвечаю на вопросы.

На сколько я понимаю, это схема своеобразного электронного дросселя со стабилизацией анодного напряжения. ... Имеет ли смысл добавить конденсаторы к Вашей схеме перед или после предохранителя?

Это не электронный дроссель. Это - полноценный электронный стабилизатор напряжения с коэффициентом стабилизации в несколько десятков тысяч. Поэтому, добавление конденсаторов для улучшения фильтрации лишено смысла. Другое дело, что, как и для всех стабилизаторов, необходимо, чтобы входное напряжение всегда превышало выходное, в данном случае примерно на 15 вольт. Если это условие не выполняется из-за сильных пульсаций входного напряжения, то увеличение емкости на входе стабилизатора может помочь решить проблему.

В Вашей схеме на резисторы R1 и R3 поступает напряжение с обмоток накала 6,3В. Я так понимаю на транзисторе Q1 организована некая защита и при изменении (пропадании) напряжения накальных цепей транзистор Q1 закроется. Что мне надо будет изменить для подключения к обмоткам 14В?

Нет, это не защита. Это просто смещение цепи накала к потенциалу около +50В для того, чтобы уменьшить влияние накала на усиливаемый сигнал. Поскольку Вы собираетесь питать накал постоянным током, используя стабилизатор, эти резисторы (и это смещение) не нужны.

Так же я не могу определиться со схемой накальных цепей в целом... Что можете посоветовать по этому поводу?

Поскольку фонокорректор работает с сигналами существенно меньшей амплитуды, чем усилитель, то питание накала постоянным током, используя стабилизатор, здесь оправдано. С ним легче избавиться от фона, вызванного влиянием цепей накала. Не нужно сложных схем, достаточно любого интегрального стабилизатора типа LM317 или LM7812, естественно, с радиатором. LM7812 удобен тем, что в качестве радиатора можно использовать металлический корпус устройства.

Да, и еще вопрос. Есть у меня еще один трансформатор с двойными обмотками ... Можно ли его использовать с Вашей схемой?

Можно, однако не исключено, что для нормальной работы может потребоваться снизить выходное напряжение, скажем, до 250-270В.

... как быть с обмотками 220В? Возможно ли их соединить в параллель между собой, чтобы получилась одна обмотка 220В?

Одинаковые обмотки трансформатора можно соединять параллельно для увеличения выходного тока, только нужно соблюдать синфазность обмоток, чтобы они не стали работать друг на друга. Лучше всего для проверки сначала подключить трансформатор к выходу другого трансформатора и убедиться в синфазности обмоток.


P.S. Считаю необходимым еще раз предупредить о безусловном соблюдении техники безопасности. Никогда и ничего не проверяйте прямым подключением к сети 220В, используйте разделительный трансформатор. И никогда не работайте в одиночку, в непосредственной близости должен быть хотя бы один человек, который, в случае чего, мог бы прийти на помощь.

[Grek_2]

Спасибо за столь понятные развернутые ответы!
Как я понял, если использовать "постоянку" для накала, то цепь с транзистором Q1 я оставляю исключив только резисторы R1, R3? Просто мне попадались схемы со стабилизатором и со смещением, вот например как один из вариантов https://i0.wp.com/easytubeamp.com/wp-co ... ter002.jpg.
Начал компоновать схему в программе для дальнейшей разводки платы и столкнулся с тем, что есть экзотический элемент на данный момент. Это транзистор 2SA1776. Видимо 9 лет назад проблем с ним не было, а сейчас не найти. А у китайцев даже нет смысла покупать - все равно фуфло подсунут. Через поиск аналогов тоже ничего не находится, благо есть ресурсы на которых можно подобрать компоненты по параметрам. Вот нашелся такой вариант https://ru.mouser.com/ProductDetail/ON- ... tjYQ%3D%3D, надеюсь не ошибся с подбором, да и вроде в "ЧиД" имеется.

[El-Eng]

Спасибо за столь понятные развернутые ответы!

Пожалуйста!

Как я понял, если использовать "постоянку" для накала, то цепь с транзистором Q1 я оставляю исключив только резисторы R1, R3?

Да. Можно последовательную пару R5-R6 заменить одним резистором 330к.

Просто мне попадались схемы со стабилизатором и со смещением...

Да, можно сделать смещение, но зачем? Смещение, обычно, делается для двух целей: 1 - закрыть паразитный диод подогреватель-катод, через который может проникать переменное напряжение накала, но у вас накал питается постоянным напряжением; 2 - уменьшить напряжение подогреватель-катод, но это актуально, когда лампа включена в схему каскода, SRPP или с непосредственной связью с предыдущим каскадом (без разделительного конденсатора). Надеюсь, у вас этого нет.

... транзистор 2SA1776. Видимо 9 лет назад проблем с ним не было, а сейчас не найти.

Подойдет любой PNP транзистор, выдерживающий напряжение коллектор-эмиттер большее, чем максимальная величина напряжения на выходе выпрямителя. Максимальная рассеиваемая мощность должна быть более порядка 500 мВт. Вообще, заметная мощность рассеивавется этим транзистором в самом начале работы, примерно минуту-две, пока идет задержка включения выходного напряжения.

А у китайцев даже нет смысла покупать - все равно фуфло подсунут.

Я не стал бы утверждать столь категорично. У меня был случай, когда перемаркировка попалась у известного отечественного продавца, а китайцы прислали оригинал, причем, по более низкой цене.

[Grek_2]

Собрал схему в симуляторе и как мне кажется, что то идет не так . https://img.radiokot.ru/files/92136/2guskgax82.jpg
Задержка "включения" возможно так и должна работать (порядка 20 сек.), а вот процесс нарастания напряжения мне кажется очень "крутой". Чем можно отрегулировать постоянную времени этой крутизны?
Так же не могу изменить выходное напряжение. Выше 236V не поднимается. И мне кажется на мосфете (Q2) "оседает" большое напряжение (52V). Пробовал изменять сопротивления в делителе как Вы описывали ранее - никаких изменений, кроме как на управляющем электроде TL431. В качестве нагрузки применил резистор на 3кОм.

[El-Eng]

Нарастание выходного напряжения в течение двух секунд мне крутым не кажется.

У вас стабилизатор не выходит на рабочий режим из-за недостатка входного напряжения: при правильной работе напряжение на управляющем электроде TL431 должно быть около 2.5В.

Поведение модели схемы выглядит странным: вообще-то, из-за недостатка входного напряжения, транзистор Q2 должен быть открыт и напряжение на выходе должно быть близким к напряжению на входе, а здесь, похоже, модель схемы остается в режиме стабилизации тока. Для того, чтобы понять, в чем дело, можно временно убрать R8, C11 и Q4, чтобы отключить задержку, и добиться перехода в режим стабилизации напряжения, подобрав (уменьшив) R12 или увеличив входное напряжение так, чтобы напряжение на управляющем электроде TL431 было около 2.5В, а выходное напряжение не менялось при изменении входного напряжения.

[Grek_2]

Кажется я понял где "собака зарыта". Методом "научного тыка" и немного логики понял, что выбрал неправильную (завышенную) нагрузку. При указанной нагрузке 3 кОм ток был около 78 mA. А это, как я понял, большой ток для анодных цепей. Встречались поделки со стабилизатором напряжения LR8K https://diyaudioprojects.com/Tubes/RIAA-Phono-Preamp/, а максимальный ток этого стабилизатора всего лишь 20 mA.
Смоделировал схему при разных сопротивлениях, чтобы понять (вычислить) максимально допустимую нагрузку. На этом рисунке https://img.radiokot.ru/files/92136/2gvb1lqg0q.jpg видно, что при нагрузке 3,5 кОм ток составляет 77,6 mA и напряжение соответствует вычислениям по формуле (см.exel). А на этом рисунке с нагрузкой 3,3 кОм https://img.radiokot.ru/files/92136/2gvb06o8j2.jpg ток изменился всего лишь на одну десятую 77,7 mA но напряжение просело на 16В с 272В до 256В. Если я правильно понимаю, то резистор R8 выполняет роль токового шунта для транзистора Q3. И при указанных номиналах на вашей схеме максимальный ток нагрузки можно принять 77 mA. А если потребуется бОльший ток, то можно изменить R8, например до 7,5 Ом? Но для этого и трансформатор потребуется с наибольшим током.
Надеюсь для моего фонокорректора будет предостаточно нагрузочной способности данного стабилизатора. Наверное продолжу "упаковывать" блок питания элементами цепей накала.

[El-Eng]

Все верно, это срабатывает защита от токовой перегрузки. В статье описан принцип ее работы. Для установки другого тока срабатывания, нужно изменить сопротивления резисторов R6 и R8, их параллельное сопротивление определяет ток срабатывания при нормальном выходном напряжении, а сопротивление R8 определяет величину остаточного тока при коротком замыкании на выходе.

[Grek_2]

Дорисовал схему блока питания для будущего фонокорректора. Наверняка ее можно будет использовать и для других целей (преамп, усилок и т.п.) https://img.radiokot.ru/files/92136/2gvpfoxrf9.jpg
В стабилизаторе накала я все таки добавил элементы для плавного запуска. На графиках видно как происходит запуск каждого стабилизатора во времени по отношению друг к другу (специально сделал одинаковые интервалы). И все таки мне не очень нравится запуск анодного стабилизатора. Можно сказать резкое включение по сравнению с кривой накального стабилизатора. Может быть возможно как то "выровнять" эту крутизну? Есть еще пара вопросов. R15 стоящий параллельно стабилитрону D9 какую роль выполняет? Я не специалист в электронике, но при "сборке" схемы как то бросилось в глаза, что стабилитрон зашунтирован резистором. И вопрос по стабилизатору накала. Я нашарил несколько схем и создал своеобразный коктейль и даже не знаю правильно или нет размещен диод D1 и нужен ли конденсатор C15?
Так же хочу попросить у Вас маленькую консультацию по анодному напряжению для ламп. По каким параметрам задается величина анодного напряжения? Обязательно применять какое то целое значение, например 250V, 300V ? При создании схемы я "закладываю" параметры имеющегося трансформатора и анодное напряжение получилось примерно 278V. В реальности наверняка будет отличаться и придется корректировать к какой то величине. На сколько я понимаю, то надо плясать от блока питания (что получится), а потом надо будет подбирать резисторы как для анодов, так и для катодов, чтобы лампы правильно работали?

[El-Eng]

Может быть возможно как то "выровнять" эту крутизну?

Повторю еще раз: в этом нет никакого смысла. Комплект ламп в усилителе из статьи проработал около 10 лет (усилитель работает каждый день по нескольку часов), лишь совсем недавно одна лампа (6Н2П) вышла из строя.

R15 стоящий параллельно стабилитрону D9 какую роль выполняет?

Он разряжает C7 до нуля, после того, как напряжение на нем становится меньше напряжения стабилизации D9. Таким образом схема задержки приходит в исходное состояние. Относительно медленный разряд сделан не случайно: задержка не происходит или становится короче при кратковременном пропадании питания. Цель задержки - избежать вредного влияния холодной эмиссии, что не актуально, если катод нагрет.

Я нашарил несколько схем и создал своеобразный коктейль и даже не знаю правильно или нет размещен диод D1 и нужен ли конденсатор C15?

Такой конденсатор ставят, чтобы дополнительно уменьшить помехи в выходном напряжении, я не вижу в нем необходимости при питании накала. Диод включен правильно, он нужен для разряда конденсатора C15 после выключения питания.
Лично я не стал бы делать плавный запуск накала.

По каким параметрам задается величина анодного напряжения?

Обычно это делается при расчете схемы исходя из доступных напряжений или из задуманной конфигурации.

Обязательно применять какое то целое значение, например 250V, 300V ?

Нет. Правильно спроектированная схема должна быть работоспособной при отклонении питающего напряжения по крайней мере на 10-20%.

На сколько я понимаю, то надо плясать от блока питания (что получится), а потом надо будет подбирать резисторы как для анодов, так и для катодов, чтобы лампы правильно работали?

Это зависит от того, как была спроектирована схема, довольно часто бывает, что ничего менять не нужно.

[Grek_2]

Еще один маленький вопрос, может быть он "тупой", но по незнанию тонкостей лучше спросить у профи.
На моей схеме цепи GND анодного и накального стабилизатора как бы объединены в один потенциал. А по факту цепь минуса (GND) накала не должна же иметь общую точку с GND анодного стабилизатора?
Просто провожу аналогию, например в вашей схеме используется "переменка" и на землю ничего не "садится". Или вот здесь используется "постоянка" и цепь накала не соединена с GND.


Просто начинаю плату рисовать и чтобы не сделать ошибок лучше перестраховаться. Так как плату буду заказывать и не хочется терять время и деньги впустую.

[El-Eng]

А по факту цепь минуса (GND) накала не должна же иметь общую точку с GND анодного стабилизатора?

Потенциал цепи накала должен быть фиксирован относительно потенциала катода, в частности, он может быть равен нулю.

... например в вашей схеме используется "переменка" и на землю ничего не "садится".

Садится, только не на землю, а на потенциал +50В при помощи тех самых R1 и R3.

Просто начинаю плату рисовать и чтобы не сделать ошибок лучше перестраховаться.

При питании накала постоянным током проблема влияния переменного напряжения накала не актуальна, однако, в случае неправильной разводки земли, опасными могут быть возвратные токи, текущие по общему проводу. Чтобы подстраховаться от этого, можно разделить общие провода накала и питания, соединив их в одной точке резистором с малым сопротивлением, а лучше дросселем или ферритовой бусиной (так удобно делать и для того, чтобы на схеме и в списке межсоединений это были разные цепи). В этом случае, будет легко изменить потенциал накала, удалив этот резистор и подключив общий провод накала к нужному потенциалу.

[Grek_2]

Решил я все таки добавить смещение в цепь накала с делителя R16/R17 для подстраховки. Так же сразу "заложил" радиаторы для компонентов, которые могут нагреваться. После тестов возможно какие то и не потребуются, но думаю лучше сразу предусмотреть этот вариант. Применив регулируемый стабилизатор в цепи накала будет возможным использование трансформаторов с различными напряжениями накальной обмотки и возможность питания нитей накала постоянным напряжением как 6,3В так и 12,6В. А если не потребуется задержка включения цепей накала, то можно будет просто исключить детали из схемы (Q7, R19, D6, C13).