Святая простота или бестрансформаторный лампово-транзисторный усилитель мощности

На многих тысячах страниц воспета красота лампового звука и для многих, кто вкусил эту необычайную музыкальность и, не побоюсь этого слова, человечность, ламповое звуковоспроизведение стало пожизненной страстью, ибо становится очевидным, что лучшего в звуковоспроизведении нет и не будет.

Но, как показывает суровая практика, далее наступают мучительные годы поисков совершенства, бессонные ночи и опухшие уши. Ведь правильный ламповый аппарат необычайно чувствителен к каждому компоненту и при подборе оных результат чаще всего абсолютно непредсказуем. На моей практике, к примеру, неоднократно случалось отказываться от общепризнанных дорогих разъемов в пользу совершенно безымянных китайских экземпляров, потому что именно этот китайско-марсианский сплав металлов именно в этой схеме давал наиболее волшебный результат!

И особенная головная боль в истории с ламповыми усилителями с трансформаторным выходом возникает в процессе подбора акустики, ибо, как показывает опыт, то, что с одними колонками дает воистину божественный результат, с другими может дать самый отвратительный звук, который вы только слышали. А подбирать колонки, меняя их, как шнуры, согласитесь, не так-то просто.

Но годы идут, и голова седеет, да и лень-матушку никто не отменял… Вот именно на стыке таких полярных соображений и родилась эта схема, предназначенная для тех, кто желает побыстрее начать наслаждаться музыкой, максимально сократив время и мучения на этапе изготовления усилителя.

Кто виноват и что делать?

Как известно ключевым звеном усилителя мощности является выходной трансформатор, от него зависит 50, если не 70 процентов звучания аппарата. Изготовление “высокохудожественного” трансформатора сравнимо с изготовлением скрипки, и это отнюдь не преувеличение. Так что сделать достойный трансформатор в домашних условиях далеко не каждому под силу. К тому же именно сложные и нелинейные амплитудно-частотные и резонансные процессы, возникающие во взаимодействии трансформатора с акустической системой, порождают капризность и сложность подбора пары усилитель-колонки. Хотя, конечно, если такой подбор успешно удался, мы в итоге и получаем этот пресловутый замечательный звук. Попытаемся проанализировать ситуацию: на мой взгляд, ключевым моментом является тот факт, что трансформатор является, по сути, конвертором сопротивлений и позволяет высокоомному ламповому каскаду быть нагруженным на низкоомный динамик, т.е. лампа как бы “чувствует” акустику, что и дает во многом красивый звук. Есть ли у нас возможность обойтись без трансформатора, сохранив при этом данный принцип? Оказывается, есть! Это всем известный эмиттерный повторитель. Он является по сути конвертором сопротивлений, и его входное сопротивление зависит от того, что “делается” в эмиттерной цепи. На базе эмиттерного повторителя и была разработана следующая схема (см. рис. 1).

Описание и параметры

В этой схеме реализован золотой принцип хайэнда – максимальная краткость и простота звукового тракта.

Рис.1. Принципиальная схема усилителя

Усилитель напряжения выполнен на триоде и формирует общий характер звучания схемы, далее следует усилитель тока на составном транзисторе, который в данном варианте включения вносит в звук минимально возможную окраску.

При этом лампа-драйвер (половина сдвоенного триода) напрямую нагружена через эмиттерный переход на резистор R3 и нагрузку, исключено даже анодное сопротивление. Однотактный выходной каскад работает в жестком режиме А (ток покоя 1,25 А, в виде тепла рассеивается 27 Вт). Усилитель охвачен мягкой и неглубокой обратной связью за счет падения напряжения на резисторе R2.

В итоге мы получаем весьма благородное, свойственное ламповым усилителям, звучание при практически максимальной простоте и дешевизне изготовления. Звук этого совсем не сложного усилителя можно охарактеризовать как прозрачный, детальный, теплый, с хорошо прорисованной панорамой и весьма динамичный. При этом, благодаря транзисторной “всеядности”, практически исключаются сложности с подбором акустики. Это и стало причиной опубликовать эту схему: я надеюсь, что многие новички (и не только) в сфере лампового звука смогут благодаря ей получить красивое и благородное звучание при минимальных усилиях и затратах.

Рассчитан усилитель на нагрузку 8 Ом. Выходная мощность около 8-ми Вт на канал, в зависимости от характера музыкального произведения и того уровня гармоник, который на ваше ухо еще воспринимается, как художественный. Этой мощности оказывается вполне достаточно для домашнего звукового комплекса. Чувствительность – 0,6 В, что отлично подходит к большинству современных источников сигнала. Частотная характеристика очень линейна и снизу ограничивается лишь емкостью С1, при указанном номинале мы получаем нижнюю частоту воспроизведения около 5-ти Гц, что опять же выигрыш по сравнению с трансформаторным выходом. Хочу пояснить: здесь и далее в отношении вроде бы строгих технических характеристик я часто буду говорить “примерно” и “около” – это связано с тем, что на самом деле субъективное восприятие звука часто очень сильно отличается оттого, что мы видим на приборах. И так как финальный пользователь данной конструкции человек, а не осциллограф, то и измерять многие величины мы будем человеком и настраивать схему под человека.

Детали и конструкция

Данная схема обладает классической ламповой чувствительностью к компонентам! Поэтому к их подбору рекомендую отнестись серьезно. Начнем с регулятора громкости – как известно, это весьма критический и сложный узел, благодаря плохому переменному резистору мы можем значительно потерять прозрачность и глубину звука! Если у вас нет возможности или желания использовать такие вещи, как ALPS или Riken Ohm, пусть это будет хотя бы тщательно отобранный и приведенный в порядок советский СП3 максимальной мощности, и не забудьте почистить скользящие металлические контакты, обеспечивающие соединение ползунка с выводом резистора! Главное – не ставить дешевые современные импортные резисторы. Очень хороший вариант – сделать ступенчатый регулятор на основе советского многопозиционного переключателя с посеребренными контактами, благо их легко достать на радиорынках. Схема такого регулятора приведена на рис. 2.

Рис.2. Схема ступенчатого регулятора

При проектировке данного регулятора ставилась задача получить максимальное качество.

И действительно, в цепи источник – сетка лампы всего один резистор и ни одного контакта, в цепи сетка – земля один резистор и один контакт. Правда, в итоге мы имеем изменяющееся от 17,3 до 29,5 кОм входное сопротивление усилителя, но для большинства современных источников сигнала это абсолютно приемлемо. Если необходимо получить большее входное сопротивление, например, для подключения к ламповому источнику, пропорционально увеличьте номиналы всех резисторов на требуемую величину.

Сдвоенный переключатель должен быть с перемыканием соседних контактов в момент коммутации (иначе при переключении на малых громкостях будут неприятные броски громкости), его, конечно, тоже необходимо тщательно почистить и привести в порядок (посеребренные контакты необходимо чистить ученической резинкой, ни в коем случае не используйте лезвие или надфиль!).

Постоянные резисторы двухваттные, вполне подойдут МЛТ. Не поленитесь для левого и правого канала регулятора отобрать резисторы максимально близких номиналов! Монтировать их нужно прямо на переключателе.

Регулятор громкости рекомендую делать сдвоенным – это гораздо удобнее в эксплуатации, а возможность регулировать баланс в современной качественной системе, как показывает практика, вещь не нужная.

R3 – проволочный 20-ти ваттный, и учтите, что он будет значительно нагреваться!

R2 – двухваттный, можно составной (параллельно 1 Ом + 1 Ом МЛТ-2), любители “бархатности” звука могут попробовать угольные ВС. Меняя сопротивление R2 в пределах 0,2-1,2 Ома, мы будем получать различную глубину обратной связи и, соответственно, различный коэффициент усиления и уровень гармоник. Уменьшая сопротивление, мы будем получать большую чувствительность и более “теплый” и “жирный” звук, увеличивая – меньшую чувствительность и большую прозрачность.

Лампу VL1 рекомендую подыскать 60-70-х годов, при этом есть смысл послушать как простой, так и ЕВ вариант 6Н23П, они звучат по- разному. Любители особой прозрачности и легкости звучания могут попробовать ЕСС88 (цоколевка та же), в частности, старые Tesla или RFT с позолоченными ножками будут очень хороши. Лампу необходимо выбрать с низким внутренним сопротивлением так, чтобы на эмиттере VT1 было напряжение 10-12,5 В.

Составные транзисторы VT1 могут быть с любой буквой, желательно отобранные по максимальному коэффициенту передачи. КТ825 советских времен дают, на мой взгляд, более прозрачный звук, современные – более бархатистый. Можете попробовать сделать составной транзистор самостоятельно; к примеру, интересное, более мягкое звучание дает пара КТ3107И + КТ816, а большую прозрачность даст КТ3107И + КТ818 (в этом случае нужно будет подобрать лампу с большим внутренним сопротивлением, в крайнем случае, возможно, придется добавить анодный резистор). Транзистор размещается на радиаторе площадью не менее 1000 см2! Лучше не использовать электрическое изолирование транзисторов от радиатора, а разместить их на раздельных радиаторах, изолированных друг от друга и от корпуса.

С1 и С2 желательно зашунтировать неполярными конденсаторами емкостью около 1 мкФ, из наших рекомендую попробовать МБГЧ, МБГП, МБМ, КБГ – звук будет разным, и вы сможете подстроить его согласно личным пристрастиям. Особенно это резонно, если вы используете дешевые импортные электролиты. Можете попробовать отечественные электролиты советских времен, в некоторых случаях они звучат весьма интересно.

Дроссель фильтра питания L1 содержит не менее 300 витков провода 0,3-0,5 мм, намотанных на железе от сетевого трансформатора габаритной мощностью 10-20 Вт. Отличный вариант – сгоревший трансформатор от китайского магнитофона, намотанный до заполнения. Сопротивление дросселя постоянному току 1-2 Ома.

При расчете и изготовлении сетевого трансформатора учтите падение напряжения под нагрузкой! В итоге мы должны получить на верхнем контакте R3 напряжение около 22 В. “Ленивый” вариант – приобрести готовый трансформатор ±10 В/3 А и питать накал лампы через гасящий резистор 11,3 Ом/2 Вт.

Диодный мост на ток 10-20 А.

Настоятельно рекомендую сначала собрать усилитель в макетном варианте со всеми предполагаемыми деталями, разъемами, проводами и припоем и отстроить его, подобрав лампу по внутреннему сопротивлению и, добившись подбором компонентов желаемого звучания, лишь затем собрать его окончательно в корпусе!

Рекомендуемый окончательный монтаж следующий (см. рис. 3)

Рис.3. Компоновка усилителя

Детали размещаются как на принципиальной схеме, по ходу сигнала с минимальной запутанностью. Монтаж навесной, максимально используются выводы самих деталей, монтажный провод 1-1,5 мм в сечении, соединения минимальной длины. Провода накала следует скрутить вместе. Общие провода все сходятся в одной точке, расположенной рядом с С2, там же происходит заземление корпуса. Через корпус никакие токи течь не должны! Лампу VL1 можно припаять, исключив потери качества в панельке и контактах, при анодном напряжении в 12 В менять вам ее придется очень и очень не скоро.

Хороший вариант – разместить входные разъемы на передней панели рядом с R1 и VL1, а вот сетевой выключатель, наоборот, отодвинуть подальше, на заднюю панель.

VT1 и R3 должны иметь хорошую вентиляцию, т.к. в сумме на двух каналах будет выделятся в виде тепла около 60 Вт; хорошо их вынести наружу, например, на верхнюю панель, придав усилителю “винтажный” вид.

Настройка

Так как главная отладка произошла у нас на макете, то настройка готового усилителя сводится к контролю напряжения на эмиттерах VT1′ и VT2″ (мы должны получить требуемые 10-12,5 В). Проконтролируйте, чтобы усилитель не “гудел” и не возбуждался: если усилитель “гудит”, проверьте правильность развода земли, экранировку и изолируйте входные разъемы от корпуса. В случае самовозбуждения на высоких частотах включите сетки VL1 через фильтры-пробки, состоящие из 15-ти витков монтажного провода, намотанных на небольших ферритовых кольцах. Сбалансировать каналы по коэффициенту усиления, в случае ощутимого разброса между триодами лампы, можно подбором резисторов R2, рекомендую использовать естественный разброс между экземплярами, а не довешивать дополнительные резисторы.

Напоследок любителям “жирности” звучания рекомендую попробовать зашунтировать R2 емкостью в 4700 мкФ, исключив обратную связь, при этом в несколько раз возрастет чувствительность усилителя и немного упадет выходная мощность. Так же скажу, что на основе этой схемы можно создать превосходный усилитель для наушников, сделав номинал R3 равным внутреннему сопротивлению оных и пересчитав соответствующим образом R2, а так же все токи и мощности.

Успехов и отличного звука!

Автор работы: Владислав Креймер, г. Донецк. (журнал “Радиолюбитель” 2008, №4)

37 комментариев: Святая простота или бестрансформаторный лампово-транзисторный усилитель мощности

  1. Олег пишет:

    Как-то непривычно подключён транзистор…Живо напомнило книжечку массовой радиобиблиотеки о якобы фантастических возможностях “транзистора с оторванной базой”… Может, между базой и коллектором добавить резистор от 510ком -200ком? Просто для порядка?!

    • Андрей С пишет:

      А зачем открывать транзистор резистором база-коллектор? С этим и лампа хорошо справляется. Внутри составного КТ825 в переходах Б-Э стоят резисторы 10-15к

    • Александр Ростов-на-Донк пишет:

      С точки зрения схемотехники все грамотно, но лампа здесь не при делах, режимы неподходящие, лампа ради лампы, за уши притянуто. Как-то верещать будет, но хаендом обозвать….Эт вряд ли, как говаривал товарищ Сухов.

    • Александр Ростов-на-Донк пишет:

      Я бы вместо лампы применил наш роскошный полевик КП903, получилась бы схема , которую не стыдно назвать хаендом, делал такое чудо недавно, мощность невелика, ватта 2, но параметры убойные, а звук великолепен.

      • Марков Николай пишет:

        Согласен с тем, что лампа здесь ни к чему, разве для проблем с панелькой и хай-энд фона, полевик будет на месте. Звучание будет приятное, но не ламповое в обеих случаях. А вообще, если усилитель имеет характерное звучание, то он просто портит музыку! Простите, любители трансформаторов и усилителей без обратной связи…

  2. Александр Р. пишет:

    Не верю – суровая практика показывает, что ТЛЗ создает не лампа, а как раз выходной трансформатор. С данной схемой получится электролитно-кремниевый звук, но долго транзистор не проживет.

    • Олег пишет:

      И-и, батенька, тут какой-то Лофтин-Уайт, только гибридный…

    • Александр Ростов-на-Донк пишет:

      Заряжено круто, только не выстрелит. Лампа не такая дура, чтобы работать в таких безвоздушных условиях, с канареечным анодным и анодной нагрузкой в виде короткого замыкания.идея слизана с типовой схемы, спарка полевика на входе и Р биполяра с ним гальваносвязанного. Я бы не ворчал, приведи автор хоть один замер своего чуда, но как обычно, в таких случаях, одни восторги и понты, а измерения ранят нежную авторскую душу своей суровой правдой, потому им нет места. Знаю эту схему, носился с ней один приятель, пока не плюнул на чудеса и не собрал нормальный усилитель на лампах,

  3. Олег пишет:

    Ждём-с “Святая простота-2″…

  4. Станислав пишет:

    Собрал. Заявленных 8 Вт явно нет. Потихоньку можно слушать. Больше пол-ватта – по звуку “радиола 3-го класса”.

    • Станислав пишет:

      Две лампы 6н23п подряд оказались севшими. Нашел хорошую. Стало гораздо громче)

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        Есть недорогие и равные по ВАХам 6н24п, от ПТК ламповых телеков. Там цоколевка иная. И есть небольшая разница по триодам из-за разного включения . Но все равно они хорошо звучат , не уступят 23-й.

  5. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Ступенчатый регулятор уровня по приведенной схеме имеет крутой недостаток. Даже с переключателем на безразрывных контактах с перемыканием соседних контактов нет гарантии кратковременной потери контакта с нижним рядом резисторов, а это означает попадание на сетку полного сигнала со всеми вытекающими. А уж обычный переключатель будет гавкать при каждом щелчке.

  6. NEULO пишет:

    Я похожий по качеству хаенд в 6 классе средней школы собирал. Ну оно как то играло , конечно. Только вентиляторов не было тогда, поэтому радиаторы были в тазике с водой.

  7. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Эмиттерный повторитель на резисторе , как здесь предложено, штука очень несимметричная а возможности её ограничены. Повторитель неплохо отдает ток, но обратно принимает его весьма неохотно, отсекая полуволну выходного сигнала сильно раньше желаемых значений, если исходить из величины питания. Обратная связь и рада бы что-то улучшить, но глубина её невелика, а лампа работает в режиме кз со всеми прелестями такого режима.

    • Иван пишет:

      “Эмиттерный повторитель на резисторе , как здесь предложено, штука очень несимметричная а возможности её ограничены.”
      Да Вы что?! И только эмиттерный повторитель? Да еще и с обратной связью проблемы…

  8. Юрий Робертович пишет:

    Собрал в январе этого года, памяти памяти Влада Пронина посвящается, но по-своему: в катоде 1,2ом, пит+14в, лампа ЕСС86, низковольтная, 30в всего, аналог 6н27п, остальное также.
    Чувств. 1,2в RMS, выход 2,9в RMS, это 1,05вт мах. Частотка по -1дб 15гц-45кгц.
    Использовал как комповый усь, на АС на 10гдш-1 от Романтики, громкости выше крыши в комнате 30 кв. метров.

  9. Александр пишет:

    Подскажите, как пересчитать резисторы для использования с наушниками 250 ом?

  10. Александр Михайлович Григорьев пишет:

    *Аналогично для наушников гарнитуры ТМГ-8А.
    *Аналогично для наушников ТДС-3-2*4Ом.
    *И вообще, нужна формула.

  11. Александр пишет:

    А вместо транзистора – вторую лампу по схеме с общим анодом, Не?
    Низкое выходное сопротивление, линейная х-ка и пр… ?

  12. Александр Михайлович Григорьев пишет:

    “А вместо транзистора – вторую лампу по схеме с общим анодом, Не?..” – Не. : Подобрать биполярник с противоположной характеристикой. При уменьшении анодного крутизна уменьшается, и этот факт необходимо будет учесть. Далее пересчитаем крутизну S в крутизну h21Э, по которой подберём транзистор.
    Ах, вот в чём тут дело: вторая лампа-то не с общим катодом, а с общим анодом. – Это меняет дело: искомая величина тут не h21Э, а h21К. Но и это легко поправимо: h21К=1/(1+h21Э).

  13. А.Б. пишет:

    Если и делать гибридник , то по этой схеме, тут хотя бы сотня вольт на лампу подана и выходной каскад грамотный , на каких надо транзисторах.

    • Куприянов Александр пишет:

      Диод то в аноде лампы зачем ? Выпрямлять сигнал ? Внося дополнительные искажения.

      • А.Б. пишет:

        Он не для выпрямления, чисто смещения добыть, не увеличивая сопротивление цепи. Ну и видимо, для стабилизации тока покоя транзистора.

        • Александр Михайлович Григорьев пишет:

          А можно ли их зашунтировать по переменному току и стоит ли?

          • Распони из Турина пишет:

            Доброго дня!
            Отвечаю за себя, не за Александра.
            Делать этого здесь нельзя (усиление всё пропадёт, особенно, на ВЧ), был бы просто генератор тока, тогда можно — так шум входной цепи блокируют (опять же Шкритек П.).

        • Ёшкин Кот пишет:

          Если вместо диода включить БЭ-переход такого же, как следующий, транзистора, то искажения не вырастут, а снизятся. В умных книгах об этом давно написано. И Микрокапа подтвердит. И измеритель КНИ.

          • Александр Михайлович Григорьев пишет:

            А я и не собирался пихать в канал звука диоды.

            • Распони из Турина пишет:

              Александр, диоды в канале звука почти всегда открыты (схем множество) и сигнал не выпрямляют, по большей части помогают смещение получить и термостабильность (если к радиатору прилеплены). Кроме того, переход база-эмиттер транзистора тоже открытый (в нашем случае) диод — и ничего, работает и усиливает.

    • Распони из Турина пишет:

      Приветствую Александра!
      Схема второго каскада с диодом и резистором в базе (и резистором в эмиттере) помимо прочего сильно напоминает классический генератор тока на биполяре (Шкритек П., стр. 72, рис. 5.9.1 а). Вы о стабилизации тока уже сказали ранее.
      Вопрос есть: каким способом лучше выставлять половину питания на выходе?

      • А.Б. пишет:

        Синьор Распони, вы читаете мысли. Про Шкритека подумал, вы- озвучили!
        Половину питания выводим , меняя анодный резистор, так как катодный в паре с ООС задает усиление и нагрузку транзистора. Их как бы трогать нежелательно.
        ПС. Схема оставляет осадок в душе, ну, неприлично лампе работать с анодным резистором в сотню Ом. Даже при наличии крепкой здоровой цепи ООС.
        Считаем. у нас 50 в в средней точке, резистор в коллекторе -5 ком. Ток 10 мА. На эмиттерном резисторе 2 вольта, на анодной связке 2+0,6 в =2, 6 в.
        Катодный резистор 100 ом- на нем упадет 1 вольт от транзистора и 1 вольт от лампы , итого 2 вольта. Предположение, что через лампу и через транзистор бежит по 10 ма нужно будет проверить.

        • Распони из Турина пишет:

          Доброго дня Александру!
          Дело тут не во мне :), просто смотрим мы в одну сторону.
          Входной лампотрон на “Ваш” латеральный КП903 уже заменить не получится {питание чрезвычайно высокое — “лопнуть” может и КП904А тут тоже не поможет — у него Uси max = 70 Вольтов}. И куды теперь нам податьси?

          • Александр Михайлович Григорьев пишет:

            питание снизить раз в десять (если не больше), а лампу заменить мосфетом.

            • Распони из Турина пишет:

              Приветствую!
              Тадыть, при питании 10 Вольтов всё на каналах выходных полевиков падать (вниз) будет. Мощность уныло уменьшится. Хотя Pioneer любил автоУНЧ (при 14 Вольтах питания) на полевиках делать, но там мостовые схемы ставили. Всё выше –ИМХО.

          • А.Б. пишет:

            Есть заведомо низковольтная лампа 6С31Б, она может заменить более высоковольтную 6н23п. Работает 6с31б по паспорту с +50 в на аноде, а может и +150 , проверено. Нувисторы , опять же. Скажем, 6С51Н. Или 6Н28Б.

    • Иван пишет:

      Еще одна схема для подогрева. Ну а чего? Дело то к зиме идет. На входе катодный повторитель. Далее снова 2-х тактный повторитель. Усиливать не планируется совсем. И какими бы не были классными полевики, управление ими через аж 5 кОм. И здесь не ахти.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *