Экспромт - ламповый УМЗЧ на 50 Ватт (6С41С, 6Ж9П)


Схемы ламповых усилителей мощности в представленных авторами статьях (см. перечень литературы) отличаются оригинальностью, продуманностью и хорошими параметрами.

Вот и в этой статье предложен несложный 50-ваттный УМЗЧ, в котором можно применить готовые выходной и унифицированный сетевой трансформаторы. Многие музыканты для своих репетиций предпочитают использовать в качестве усилителя для АС ламповый УМЗЧ.

Такой усилитель, например для электрогитары, мощностью 50 Вт можно собрать, применив в его выходном каскаде готовый трансформатор от старого трансляционного усилителя ТУ-100 без его доработки.

Применение триодов 6С41С вместо параллельно включённых лучевых тетродов в лампе 6РЗС позволяет улучшить качество звучания, расширить полосу усиливаемых частот и использовать с ним низкоомную нагрузку в виде АС с номинальным сопротивлением 8 Ом. При необходимости усилитель может быть выполнен в стереофоническом варианте.

Технические характеристики

  • Номинальная выходная мощность, Вт .................. 50
  • Полоса усиливаемых частот, Гц, по уровню-3 дБ ..... 20...20000
  • Сопротивление нагрузки, Ом ....... 8
  • Коэффициент нелинейных искажений, % (f = 1 кГц, Рном = 50 Вт) ...... 1
  • Чувствительность, В ...... 0,8.

Принципиальная схема

Двухтактный усилитель без общей обратной связи (его схема показана на рис. 1) соединил в себе ранее разработанные нами схемотехнические решения [1-3] с небольшими изменениями, применительно к данному варианту.

Блок питания позволяет получить два анодных напряжения от одной обмотки сетевого трансформатора и имеет, соответственно, два сглаживающих фильтра.

Принципиальная схема лампового УМЗЧ на 50 Ватт (6С41С, 6Ж9П)

Рис. 1. Принципиальная схема лампового УМЗЧ на 50 Ватт (6С41С, 6Ж9П).

Дифференциальный каскад на лампах VL1, VL2 усиливает входной сигнал и выполняет функцию фазоинвертора. Максимальный размах между их анодами составляет 240 В. Пентоды 6Ж9П выбраны с учётом большой крутизны характеристики (17,5 мА/В).

Сетки выходных ламп соединены перекрёстно с анодами через резисторы, с которых на них приходит синфазный сигнал, что дополнительно увеличивает размах напряжения между анодами триодов до 330 В.

Сопротивление резистора R6 определяет напряжение смещения для сеток выходных ламп - 165 В, минусовой полярности по отношению к катодам триодов (см. [3]).

Подстроечным резистором R7, зашунтированным конденсатором С2 для прохождения переменной составляющей полезного сигнала, балансируют плечи каскада по постоянному току.

Такое решение позволило отказаться от переходного конденсатора между экранными сетками, как это было сделано ранее в УМЗЧ "Экрон" [2].

Таким образом, общего усиления вполне достаточно для указанной выходной мощности (напряжение до 20.. 22 В для нагрузки сопротивлением 8 Ом).

При анодном токе 2 мА каждого пентода входного каскада максимальный ток каждого триода усилителя достигает 180 мА (соответствует номинальной мощности Р = 50 Вт) и зависит от сопротивления резистора R10.

Так, при сопротивлении R10 = 10 кОм ток покоя каждого триода ІА0 = 70 мА, Iamax = 140 мА. Если сопротивление R10 = 15 кОм, то ток покоя ІА0 = 80 мА и Іamах = 160 мА.

Если же сопротивление R10 = 20 кОм, то Іa0 = 90 мА, lAmax= 180 мА. При этом несколько изменяются значения напряжения питания и коэффициента гармоник.

Кнопка SB1 ("Контроль") подключает встроенный вольтметр (с нулём в середине шкалы) к сеточной цепи выходного каскада на время регулировки усилителя.

Её же можно использовать для ослабления уровня звука: при замыкании контактов сетки триодов, на которые непосредственно с анодов VL1, VL2 приходит противофазный сигнал, соединяются через резистор R5 и внутреннее сопротивление микроамперметра, и коэффициент усиления уменьшается.

Резистор R11 блока питания образует дополнительное смещение в катодах выходных ламп, которое может изменяться в пределах -20...-40 В, в зависимости от входного сигнала.

Это позволяет учесть изменение просадки верхнего (по схеме) источника питания в процессе работы усилителя и предотвратить перегрев мощных триодов.

Этот же резистор создаёт местную обратную связь в катодах ламп VL3, VL4 с целью улучшения симметрии и линейности выходного каскада.

С целью формирования более ровного и одновременного ограничения сигнала (в разной полярности) при достижении максимальной мощности введены резисторы R3 и R8.

Они создают местную положительную обратную связь в плечах выходного каскада (без нарушения его устойчивости), что способствует росту коэффициента усиления выходного каскада.

С анодов выходных ламп сигнал поступает на выходной трансформатор Т1, к вторичной обмотке которого подключается АС сопротивлением 6...12 Ом. Указанные на схеме рис. 1 значения напряжений и токов соответствуют отсутствию входного сигнала.

О деталях и конструкции

Все постоянные резисторы - МЛТ-0,5 или импортные мощностью 1 Вт с отклонением номиналов ±5 %. Резистор R11 (отклонение от номинала ±10 %) - ПЭВ-15 или импортный, мощностью рассеяния 25 Вт.

Подстроечный резистор R7 - с креплением гайкой и с фиксатором оси - СПЗ-9, ППЗ-43, но лучше многооборотный, удобный для точной настройки.

Оксидный конденсатор С2 - неполярный. Вместо конденсатора C3 ёмкостью 10 мкФ на 450 В можно поставить два параллельно включённых бумажных конденсатора МБГП, МБГО по 4 мкФ на 630 В.

Мощность в нагрузке, достигающая номинальной (Р = 50 Вт), соответствует напряжению на конденсаторах фильтров, близкому к предельно допустимому для оксидных конденсаторов.

При нестабильной сети (с превышением её номинального напряжения) можно рекомендовать последовательное включение пары оксидных конденсаторов выпрямителей на меньшее номинальное напряжение (350 В), но удвоенной ёмкости.

Для выравнивания распределения напряжения на этих конденсаторах параллельно каждому из них нужно подключить резисторы сопротивлением 30...40 кОм мощностью 2 Вт.

В этом случае следует уделить особое внимание изоляции корпусов оксидных конденсаторов во избежание случайных замыканий. Другой вариант обеспечения эксплуатационной надёжности при повышенном напряжении сети - снижение напряжения на вторичной обмотке сетевого трансформатора с некоторой потерей в выходной мощности.

Дроссель L1 (например, Д47, Д48 и т. п.) должен быть рассчитан на ток не менее 0,35 А и иметь индуктивность не менее 1 Гн, а его активное сопротивление не должно превышать 70 Ом.

Измерительная головка постоянного напряжения - типа М4203. Кнопка "Контроль" без фиксации - КМД1 -1, её можно заменить тумблером. Все оксидные конденсаторы блока питания - импортные, например, Jamicon.

Для достижения наибольшей мощности и равномерной нагрузки мощных триодов пентоды 6Ж9П должны иметь близкие параметры.

Детали для самодельного лампового усилителя звука

Рис. 2. Детали для самодельного лампового усилителя звука.

Выходной трансформатор от усилителя ТУ-100 (фото на рис. 2) можно попробовать заменить подобным ему, например, У-015, У-04, производства ЛОМО, выходным трансформатором от усилителя "Прибой", а также ТВ41С на кольцевом магнитопроводе (производства г. Ростова-на-Дону), разработанным специально для триодов 6С41С.

В крайнем случае можно рекомендовать унифицированный сетевой трансформатор серии ТПП на магнитопроводе ПЛМ22х32 (двухкатушечной конструкции), например ТПП294-220-50.

В блоке питания можно использовать два сетевых трансформатора: один - анодный, с высоковольтной обмоткой (напряжение ~320 В при токе до 350 мА), а другой - накальный с двумя обмотками по 6,3 В на ток 3 А (или одной на 6 А) и одной обмоткой на ток 1 А. Можно рекомендовать и один унифицированный трансформатор, например, ТАН 120-220-50 (Рном = 190 Вт) или аналогичный.

Во избежание небольшого микрофонного эффекта пентода 6Ж9П (VL1) его панелька может быть установлена на амортизаторе. Монтаж радиоэлементов - навесной. На верхней панели усилителя закрепляют гайкой корпус переменного резистора R1, разместив его между панельками входных ламп.

На лицевой панели устанавливают измерительную головку микроамперметра, кнопку "Контроль" и тумблер включения анодного напряжения.

Все проводники общего провода соединяют в одной общей точке ближе к входному разъёму усилителя и затем отдельным проводом присоединяют к корпусу (шасси) всей конструкции.

Провода накальных цепей попарно скручивают для снижения наводок. Провода, идущие от анодов выходных ламп, скручивать не следует во избежание высокочастотных помех.

Детали и узлы, находящиеся под высоким напряжением, монтируют на изоляционных пластинах из текстолита или стеклотекстолита толщиной не менее 3 мм. Штырьки 2, 6 ламп VL3 и VL4 нельзя использовать для монтажа, так как они соединены с анодами!

При включении усилителя контакты тумблера SA1 должны быть разомкнуты, поэтому вначале подаётся напряжение сети для накала и анодного питания входных ламп. Затем, примерно через 30 с, можно включать анодное напряжение мощных триодов.

Такая последовательность предотвращает нежелательные переходные процессы, связанные с тем, что лампы 6С41С после подачи анодного напряжения довольно долго входят в рабочий режим.

Применённый нами сетевой трансформатор ТС-270, с обмоткой, перемотанной на более высокое анодное напряжение, заметно нагревается, поэтому ему следует обеспечить хорошую естественную вентиляцию.

С импульсным блоком питания со стабилизацией напряжения можно эффективно решать проблемы с питанием, хотя, по мнению наиболее взыскательных радиолюбителей и меломанов (мы себя к ним не относим), вносят свои искажения в спектр сигнала. Немного о налаживании усилителя. Ток покоя триодов выходного каскада определяет резистор R10.

Ток выходного каскада определяют по падению напряжения на резисторе R11: при общем токе 2x90 мА (без учёта тока маломощных ламп 6Ж9П) это напряжение равно 18 В.

Сопротивление R10 можно изменять в интервале 10...20 кОм. Вместе с током покоя будут изменяться все напряжения, указанные на схеме, без нарушения работоспособности усилителя.

Однако будет необходимо скорректировать и сопротивление резистора R6 (в интервале 180...220 кОм), влияющего на напряжение смещения на сетках выходного каскада. Например, при сопротивлении R10 = 15 кОм резистор R6 должен иметь номинал 200 кОм.

Подстройка баланса тока покоя ламп в плечах двухтактного каскада состоит в следующем. Предварительно установив движок подстроечного резистора R7 в среднее положение, после прогрева ламп при замкнутых контактах кнопки "Контроль" этим резистором устанавливают нулевое значение напряжения на измерительной шкале прибора. Затем следует проверить ещё раз ток покоя ламп выходного каскада. После этого усилитель готов к работе.

При налаживании может возникнуть вопрос о возможности самовозбуждения усилителя на высоких частотах из-за введённой местной положительной обратной связи и как это предотвратить? Если разводка монтажа сделана аккуратно и правильно, то этот эффект не возникает.

На экране осциллографа при самовозбуждении можно наблюдать "размытость" наблюдаемого сигнала, что устранимо введением в цепь управляющих сеток мощных триодов резисторов сопротивлением 0,5... 1 кОм (0,25-0,5 Вт). При отсутствии осциллографа эти резисторы допустимо включить ещё на этапе монтажа.

Если при работе усилителя всё же будет наблюдаться микрофонный эффект, то можно попробовать подобрать более устойчивый экземпляр лампы 6Ж9П или надеть на неё подпружиненное металлическое кольцо массой 70... 100 г подходящих размеров для полного исключения микрофонного эффекта.

Также можно подобрать зарубежный аналог 6Ж9П, например, из пентодов 6688, EF180, E180F, EF861 (с учётом изменения нумерации выводов), имеющих большую устойчивость к проявлению микрофонного эффекта. Однако придётся учесть и разницу в их электрических характеристиках.

Если со временем в акустической системе станет заметным на слух фон переменного тока, необходимо проверить усилитель на симметрию его плеч. Для этого, при замкнутых контактах кнопки "Контроль", следует снова подрегулировать баланс по измерительному прибору. При этом должен исчезнуть и фон.

Если же это не удаётся сделать, необходимо выявить и заменить неисправный радиоэлемент. Внимание! В аппарате используется высокое напряжение - более 500 В относительно общего провода и корпуса (шасси), поэтому требования к электробезопасности предъявляются повышенные.

Они заключаются в наличии обязательного кожуха, препятствующего доступ к лампам и цепям высокого напряжения и снабжённого необходимой индикацией (лучше с блокировкой доступа), а также обязательной надписью, указывающей на наличие высокого напряжения в приборе.

Переменное напряжение анодной обмотки сетевого трансформатора в отсутствие входного сигнала не должно превышать 350 В при максимальном напряжении сети!

Для предотвращения повреждения оксидных конденсаторов нельзя включать ни блок питания, ни сам усилитель без нагрузки! Чтобы исключить возможность теплового ожога, мощные триоды лучше оградить металлической конструкцией или защитным барьером. Следует избегать случайных касаний радиоэлементов до полной разрядки конденсаторов БП!

О субъективных оценках усилителя. Звучание с этим усилителем отличается быстрой атакой низкочастотных сигналов, что особо ощутимо на "тяжёлой" АС с резиновыми подвесами динамических головок, требующими, помимо значительной мощности, чёткости и детальности звуковой картины.

Замечено, что на малом уровне громкости, благодаря значительному току покоя (90 мА) для двухтактного УМЗЧ, аппарат "отыгрывает" все нюансы звуковой палитры, мало уступая однотактному УМЗЧ, работающему в классе А.

Предлагаемый усилитель, по нашему мнению, может использоваться любителями "живого" звука электрогитары вместе с предусилителем и другими устройствами обработки звука.

С. Ахматов, Д. Санников, г. Ульяновск. Р-05-19.

Литература:

  1. Ахматов С., Санников Д. Ламповый усилитель с симметричной структурой. - Радио, 2016, №6, с. 16, 17.
  2. Ахматов С., Краюшкин В., Санников Д. "Экрон” - ламповый усилитель с управлением по экранирующим сеткам. - Радио, 2017, № 2, с. 7-9.
  3. Ахматов С., Санников Д. Два ламповых усилителя. - Радио, 2016, № 5, с. 17, 18.

1 210 Ламповые УНЧ
ламповый УМЗЧ усилитель усилитель НЧ звук
Написать комментарий:

cashback