Облегченный учебный курс: использование ламп 6П14П в УЗЧ

[Wal]

Благодарю за проделанную работу.

Очень интересно и познавательно.

Продолжение будет?

[Гость avals]

В сущности, основные моменты уже рассмотрены. С подачи форумчан, даже, некоторые дополнительные.

Есть ещё немного вещей, о которых стоило бы упомянуть, просто для полноты картины.

 

Хотя исследовались однотактные схемы, практически всё применимо и к двухтактам. Там, просто, чуть большее разнообразие, связанное с необходимостью иметь фазоивертор и наличием двух первичных полуобмоток трансформатора, что даёт бОльший простор для воображения в плане схемотехники.

 

Основная цель курса - дать общее представление о том, как схемотехника влияет на те или иные вещи, надеюсь достигнута.

Возможно теперь будет проще определится, насколько та или иная схема из интернета подходит для решения задачи, стоящей перед человеком. Кого то интересует мощность, кого то спектр искажений и т.д.

Естественно, не любая опубликованная схема свободна от огрехов, так что, прежде чем искть - а что я сделал не так? - стоит, вооружившись знаниями, внимательно приглядется к самой схеме и рекомендациям автора.

 

Пару слов о "псевдотриодном" включении.

 

Хотя 6П14П оказалась и не слишком удачным "триодом" в плане мощности, разве что вас устроит 1 Ватт. Зато она великолепно выполнит роль драйвера для гибридного усилителя. При напряжении питания в 250 Вольт она способна отдатть напряжение амплитудой до 120-ти Вольт и искажениях < 0.5% При адекватном повторителе на биполярных или полевых транзисторах это соответствует мощности в 1800 Ватт на нагрузке 4 Ома. Чем не профессиональный эстрадный усилитель? Или драйвер для First Watt F4 Нельсона Пасса?

 

Есть примеры более подходящих для "псевдотриодного" включения ламп. Это Г-807, ГУ-50 (наверное лучший "псевдотриод" в моей практике), пентодная часть 6Ф5П.

Последняя заслуживает особого внимания. Внутреннее сопротивление всего в 2 раза выше, чем у 6С19П, а µ вдвое выше, при сопоставимой мощности анода и хорошей отдаче катода по току - лампа разрабатывалась для кадровой развёртки телевизоров.

Однотакт из неё слабенький, зато двухтакт выше всяческих похвал.

Собственно, это же можно сказать и о "псевдотриодном" включении распространённых выходных ламп строчной развёртки.

 

Материал есть, как минимум, ещё на одну часть. А там посмотрим.

[Гость apeq]

....пентодная часть 6ф5п...Однотакт из неё слабенький, зато двухтакт выше всяческих похвал....

 

а можно подробнее с этого момента....

Если есть схема - будет интересно повторить.

Спасибо.

Изменено 29 Января, 2015 в 17:10 пользователем apeq

[Datagor]

apeq

Еще раз целиком процетируете сообщение - я вас забаню.

Ну должен же какой-то здравый смысл быть.

[Гость avals]

Если есть схема - будет интересно повторить.

Есть не просто схема - готовая конструкция

 

 

 

Она сейчас находится в стадии 3-й реинкарнации. Первую, точнее прототип, можно увидеть в сообщении №26 этой темы.

Схема претерпела небольшие изменения - выходные лампы включены "псевдотриодом", перед фазоинвертором появился ещё один каскад с непосредственной связью анода на сетку фазоинвертора. Он был и раньше, просто убрал переходной конденсатор.

 

Не в схеме дело. Для повторить, ведь, понадобятся моточные данные, режимы. Об этом лучше поговорить в отдельной теме.

[al ex]

Хотя 6П14П оказалась и не слишком удачным "триодом" в плане мощности, разве что вас устроит 1 Ватт. Зато она великолепно выполнит роль драйвера для гибридного усилителя. При напряжении питания в 250 Вольт она способна отдать напряжение амплитудой до 120-ти Вольт и искажениях < 0.5%

Простите, речь идет о "псевдотриодном" или пентодном включении лампы драйвера?

[Гость avals]

"Псевдотриод" с дроссельной нагрузкой. С резистором в аноде такую амплитуду не раскачаешь.

 

 

Пентод способен дать амплитуду, но не искажения. Точнее, наоборот - именно искажения. :smile: Вместе с высоким выходным сопротивлением и, как следствие - громадным дросселем.

 

[Гость avals]

Часть девятая. Искажение искажений.

 

Не секрет, что передаточная характеристика даже самого триодного триода в классе «А» нелинейна. Это не сложно увидеть на примере всемирно известной 300В.

Я взял паспортные режимы из даташита и посмотрел искажения лампы на уровне, примерно в половину максимальной мощности.

 

 

2.4% - относительно много, зато классически триодно. Вторая гармоника со следами третьей.

Но, понятно, такой каскад никак не используешь – 2-х Вольт с CD или звуковой карты маловато будет для раскачки лампы. Надо ставить предусилитель.

Что-ж, добавим. И посмотрим, что твориться на выходе драйвера, когда он раскачивает 300В до той же половинной мощности.

 

 

53 Вольта амплитуды и 4.4% искажений. Как тут не вспомнить классическое «Шеф, всё пропало, все пропало!» (©Бриллиантовая рука).

Такое не то что людям показать - самому смотреть страшно. Не дай Бог кто узнает, что за гадость мы подали на сетку лампы столь благородных кровей!

Но, деваться некуда, обречённо идём на выход и смотрим, что творится там.

 

 

О чудо! Искажения на выходе не только меньше искажений драйвера, но и меньше, чем у одиноко стоящей 300В!! Два искажающих каскада вдвоём имеют лучшую линейность, чем каждый по отдельности!

 

Как так может быть?

 

Очень просто. Любой человек, занимающийся лампами, видел картинку наподобие такой.

 

 

Вполне очевидно, что при росте напряжения на сетке, растёт ток анода и, как следствие, уменьшается напряжение на аноде из-за увеличения падения напряжения на сопротивлении анодной нагрузки. Всё бы хорошо, но, к сожалению, передаточная характеристика лампы не линейна, из-за чего нижняя полуволна выходного напряжения немного подрастягивается, а верхняя – поджимается.

 

 

Картинка не очень удачна, но даёт наглядное представление о процессе. Извините, лучшей под рукой не оказалось.

Именно наличие несимметричных искажений формы и вызывает появление чётных гармоник.

 

Что же произойдёт, когда мы подадим это напряжение на следующий каскад? Да то же самое – оно снова исказится, причём с переворотом фазы. Т.е., «растянутая» полуволна подожмётся, а «поджатая» - растянется. Таким образом происходит как бы «восстановление» первоначальной формы сигнала. Вот почему суммарные искажения усилителя в моём примере оказались меньше, чем, даже, у лучшего из каскадов.

 

Это явление называется параметрическая компенсация искажений или, как удачно было сказано в одной англоязычной статье – искажение искажений. Точнее не назовёшь!

Обратите внимание - я не стал особо заморачиваться с выбором ламп и их режимов - тем не менее это работает!

Что это даёт на практике, покажу в продолжении этой части. Тут, к сожалению, уже исчерпан лимит вложений.

 

Часть девятая. Искажение искажений. (продолжение)

 

Хотя я и не планировал приводить какие-то практические схемы, но деваться некуда. Теория без практики мертва.

 

Итак, схема:

 

 

В сущности, ничего особенного - адаптация Audio Note Kit 1 под наши лампы. Практически единственное отличие - замена автосмещения на фиксированное.

Почему эта схема? Просто, работая над ней давно тому назад, я впервые задумался о возможностях параметрической компенсации искажений и занялся её практической реализацией. Да и обмеряна она была тысячекратно.

Что из этого получилось - судить вам.

 

Начнём, как положено, с сигнала на выходе драйвера. Уровень соответствует выходной мощности в 9 Ватт - почти максимальной.

 

 

Имеем 6.4% искажений. Но, мы уже морально подготовлены, поэтому, не особо пугаясь, смотрим на выход

 

 

0.6%! Больше, чем в 10 раз меньше искажений драйвера!

Итак, снова пара искажающих каскадов даёт великолепный результат! Как говорила моя преподаватель по высшей математике: "Если Вы получили правильный ответ - значит при решении совершили чётное количество ошибок". :smile:

 

Если внимательно присмотреться к двум спектрам, то можно заметить, что особенно "досталось" чётным гармоникам - т.е., сигнал стал более симметричным. При этом "триодность" особо не пострадала - следующая по интенсивности третья гармоника на 15 дБ ниже второй.

 

Для полноты картины приведу спектры на мощности 3 и 1 Ватт:

 

 

Как видно - вполне "триодный", качественный и достаточно мощный усилитель, который не побоится работать даже в паре с S-90. Не "порвёт", конечно, но комфортную громкость прослушивания обеспечит. При этом, безо всякой обшей ООС! Собственно, в этой схеме ООС существует только в первом каскаде и основное её назначение "убрать", примерно на 6 дБ, "лишнее" усиление, чтобы привести чувствительность к требуемому значению. Каскад и без неё линеен, просто из факта малости сигнала.

 

Хочу предостеречь тех, кто, наслушавшись моих оптимистических рассказов, бросится "искажать искажения" в собственных конструкциях. Дело это кропотливое и не быстрое.

С одной стороны, как мы видели на модели, это работает на любой паре ламп. Но, выигрыш там получился всего в 4.4 / 1.8 = 2.4 раза, в то время, как на практике мне удалось достичь 6.4 / 0.6 = 10.67 раза!

 

Я, всего лишь, привожу результаты, не очень вдаваясь в подробности "кухни", поскольку цель курса не описать готовую конструкцию, а показать "где какая рыба и почём".

 

Хотя идея, как вы понимаете, проста. Надо подобрать пару ламп с "обратной" нелинейностью. Увы, в этом не помогут никакие справочники, таблицы или графики. Единственный выход - собрать макет, максимально близкий к будущему усилителю и на нём заняться долгим и нудным процессом измерений, подбора и, снова, измерений и подбора.

На выходной каскад мы можем воздействовать достаточно мало - как правило тип лампы, напряжения питания и прочее определяется, чаще всего, требуемой выходной мощностью. Зато в драйвере можно всласть разгуляться - тут и выбор типа лампы и номиналов анодного и катодного резисторов, напряжения питания, в конце концов. К стати, тоже не маловажный фактор! В данной схеме, при изменении питания драйверного каскада на +/- 50 вольт, при прочих равных, К.Н.И. при мощности 9 Ватт возрастает до 2.1/2.4 % соответственно. Т.е., около 4-х раз! Каждая "мелочь" в драйвере имеет свой чёткий оптимум!

 

Как я упоминал, сказнное для однотактов применимо и к двухтактам, но там, для получения такого эффекта надо использовать фазоинвертор с катодной связью и, желательно, источником тока в катоде. В проекте двухтакта на Г-807 в "псевдотриоде" класса "А" мне удалось получть 0.3% искажений при той же выходной мощности в 9+ Ватт и, опять же, при полном отсутствии ООС. Снижение искажений следует из эффекта компенсации чётных гармоник в двухтактном усилителе.

 

Вот такие вот пироги с котятами.

 

Читать дальше: Часть десятая. О выходном трансформаторе. "Я его слепила из того, что было"

[Гость avals]

Часть десятая. О выходном трансформаторе. "Я его слепила из того, что было"

 

И, под конец, немного замечаний о самом последнем элементе практически любого лампового усилителя - выходном трансформаторе.

 

Похоже, это самая проблемная деталь. Импортные - дорого, наших почти нет, да и те, в основном, от старой бытовой аппаратуры.

А так ли это важно? Сплошь и рядом читаешь - взял выходной от того то, а то и вовсе силовой, приладил и вот он, Ламповый Звук!

 

Получить работоспособную конструкцию, конечно, важно. Но, не менее важно получить конструкцию качественную, максимально использовав возможности применённых ламп.

Вопрос учёта влияния режимов, подбора ламп уже был рассмотрен в предыдущей части. Здесь, на примере всё той же схемы, посмотрим, а как влияет трансформатор на параметры усилителя.

 

Не секрет, что каждая лампа имеет своё оптимальное сопротивление нагрузки. И выбор здесь не однозначен. Скажем, для 6П14П, в одном из справочников, приведено 4 рекомендуемых режима однотактного каскада, отличающихся напряжением питания, способом подачи смещения, выходной мощностью и уровнем искажений. Приведенные сопротивления тоже разные.

Так и хочется спросить «А в чём сила, брат?» (© Брат – 2) В нашем случае – в «правильном» выходном трансформаторе. А как определить степень его «правильности»?

Просто – понять, какой именно трансформатор нужен именно нашему усилителю.

 

Что для этого нужно? Прежде всего сам усилитель или его макет, максимально приближенный к оригиналу. Далее – тестовый трансформатор. Что это? Да любой трансформатор на железе 5 – 8 смІ и прокладкой 0,1 – 0,2 мм в сердечнике. Нужно как можно точнее определить его К тр и сопротивления первичной и вторичной обмоток. Эти величины могут быть достаточно произвольны, главное, чтобы известны.

Дальше, нам понадобится набор резисторов, которые с помощью тестового трансформатора перекроют интересующий нас диапазон изменения приведенного сопротивления нагрузки. В моём случае это от 2-х до 12 кОм. Выбор диапазона достаточно условен и зависит от типа и режима лампы. Но, даже если вы ошиблись с диапазоном, то в процессе измерений вы это увидите и сможете скорректировать.

 

Допустим, в качестве тестового, мы взяли трансформатор 220 / 12 Вольт 1,5 – 2 А. Его Ктр 220 / 12 = 18,33.

Стало быть, диапазон сопротивлений от 2 кОм / 18,33І = 6 Ом и до 12 кОм / 18,33І = 36 Ом. Можно использовать 12 керамических резисторов по 3 Ома, 5 Ватт. Первые два дадут 6 Ом, добавление остальных – следующие величины. Желательно, чтобы мощность резисторов нагрузки была не менее 70% от ожидаемой мощности усилителя.

 

Теперь мы готовы к измерениям. Прогреваем усилитель минут 10, затем подаём на него сигнал 1 кГц и плавно увеличивая его уровень до достижения К.Н.И. на выходе в 1%. Измеряем мощность, переходим к следующей величине.

 

Этот уровень искажений выбран из двух причин. Во первых, это не сложно достижимая величина для триодного усилителя в классе «А», а, во вторых, этот уровень принят многими стандартами для определения номинальной мощности усилителя.

Итак, посмотрим, что мне удалось намерять.

 

Зависимость выходной мощности от нагрузки при К.Н.И. 1%:

 

2 кОм - 4,69 Вт

3 кОм - 7,16 Вт

4 кОм - 9,85 Вт

5 кОм - 9,76 Вт

6 кОм - 8,99 Вт

7 кОм - 8,37 Вт

8 кОм - 7,69 Вт

9 кОм - 6,81 Вт

10 кОм - 6,62 Вт

11 кОм - 5,89 Вт

12 кОм - 5,21 Вт

 

Или в графическом представлении

 

 

Совершенно очевидно - есть чёткий максимум, приходящийся на Ra 4,25 – 4,3 Ком. Это и есть цель наших изысканий. Теперь, ориентируясь на эту величину, можно расчитать и намотать трансформатор, идеально подходящий для конкретного усилителя.

 

Здесь хочу особо подчеркнуть, что речь идёт не о поучении максимальной мощности, как таковой, а о нахождении величины нагрузки, соответствующей максимальной мощности при строго определённом условии – фиксированном значении искажений. В сущности, с тем же успехом можно было бы решить и обратную задачу – найти Ra, соответствующее минимуму искажений при фиксированной мощности. Но это менее удобно. Поэтому рекомендую идти первым путём.

 

Понятно, что все эти измерения производятся при отсутствии общей ООС. Применительно к пентодам или тетродам ультралинейное включение или CFB, естественно остаются, поскольку ООС конструктивно затрагивает выходной трансформатор. Все прочие виды ООС на время испытаний должны быть удалены.

Уровень искажений, на котором ищется оптимальная нагрузка, в случае тетродов и пентодов, должен быть взят выше, порядка 3 – 5%, поскольку это более типовая величина для них.

 

Итак, мы видим, что усилитель способен отдавать не менее 5-ти Ватт в широком диапазоне нагрузок, другими словами, при использовании разных, в том числе и случайных, трансформаторов на выходе. Но нас интересует получить максимум от усилителя, а это означает вполне определённый трансформатор. При отсутствии готового, не грех и намотать.

 

Итак, построив первый усилитель и порадовавшись его работоспособности, имеем два пути – остановится на достигнутом с лозунгом «Я смог!» или продолжить путь к новым вершинам.

Одно из возможных направлений я обозначил в двух последних главах. Смущает, что нужно много мерять и подгонять? А вы вспомните, как хороший портной шьёт костюм – замеры, потом «начерно» смётанный костюм, примерка, корректировка, снова шьём, снова примеряем. Да процесс более хлопотный, чем прийти на рынок - мне 48-й размер, третий рост – зато и результат заметно отличается. Не зря говорят – как на Вас шито!

Для кого мы строим усилители? Чаще себе или друзьям. Неужели же не стоит постараться «чтобы костюмчик сидел»?

 

Выбор силового трансформатора, напряжений питания и выходных ламп может быть достаточно (но не абсолютно!) произволен и диктоваться либо их наличием, либо требованиями по выходной мощности, например. Но, дальше, стоит потратить усилия, чтобы «подружить» драйвер с выходной лампой, а последнюю - с выходным трансформатором. И, хотя я постоянно говорю о результатах измерений – поверьте – усилитель, отлаженный по такой методике гарантированно порадует и звуком.

 

На портале есть множество самодельных ламповых усилителей, которые объединяет одно – чисто эмоциональное описание качества. «Великолепный звук», «Фон абсолютно не слышен» и тому подобное. Поверьте – хороший стиль конструирования – всё таки измерять параметры получившегося усилителя, благо сегодня это сделать весьма не сложно.

Это позволяет выявить и устранить «огрехи», которые вы «не слышите», то ли от радости создания, то ли от недостатка опыта оценки «на слух».

Что бы там ни говорили о несовпадении результатов измерений и прослушки – трудно ожидать от усилителя с полосой 100 – 10000 Гц и К.Н.И. в 4% более лучшего звучания, чем от его собрата с полосой 40 – 22000 и и К.Н.И. в 1% при равной мощности.

Утверждение, скорее, справедливо при сравнении ламповых и полупроводниковых усилителей, а не «братьев по крови».

 

Успехов в практическом применении полученных знаний!

Надеюсь, каждый прочитавший найдет для себя хоть малую толику полезного!

[Wal]

Неужели финал?

[TANk]

Неужели финал?

Я думаю, что нет, но для начала надо имеющуюся информацию заглотнуть, переварить сделать для себя выводы и взять в руки паяльник. Дальше продолжать задавать вопросы надо уже имея на столе железку на которой можно будет проверить все вышесмказанное.

[Гость avals]

Неужели финал?

Скорее - логическое завершение.

Начав с драйвера, мы, потихоньку добрались до выходного трансформатора, перебрав по дороге практически все основанные и некоторые побочные варианты.

Цель была, скорее помочь людям сориентироваться в многообразии ламповых схем, чем рассказать, как сделать конкретную схему. Хотя, в конце я, всё таки, "сбился с ритма".

Впрочем, если будут интересные идеи общего характера - будет и "Идя на встречу пожеланиям трудящихся - 3".

 

Конкретные практические схемы, на мой взгляд, лучше рассмотреть в специально созданных темах, чтобы люди не выискивали нужную информацию по крохам.

 

Финал? Это вряд ли. Вспомните, сколько раз "хоронили" винил и, вообще, аналоговый звук. А, ведь, живёт. Правда, перешёл в категорию "для избранных". Молодёжь, к сожалению, "подсадили" на цифру. Но не на ту, что 192 / 24, а на МР3, который, даже в лучшем своём качестве, в 4 раза хуже CD.

 

Тем не менее - ламп столько, что хватит и нашим внукам. Наша же задача - сохранить для них древнее искусство во всей его первозданной красоте. И не дать заменить наваристый куриный бульон кубиками "Магги". :smile: