Семь схем двухтактных ламповых усилителей (EL84, 6П14П, 6П6С, 6Ф3П, 6Н6П)
Сразу оговорюсь - данная антология никоим образом не претендует на звание пособия по ламповой схемотехнике. Схемы (в том числе исторические) отбирались по сочетанию технических решений, по возможности с "изюминками".; А вкусы у всех разные, так что не взыщите, если не угадал... В старых схемах ряд номиналов приведен к стандартным.
Для повышения выходной мощности усилителей кроме "запараллеливания" ламп еще в 30-е годы применяли двухтактные каскады (push-pull). Для возбуждения двухтактного каскада необходимы два противофазных напряжения, которые проще всего получить при помощи трансформатора.
Так до сих пор и поступают в самых бескомпромиссных конструкциях, но степень влияния междулампового трансформатора на качество сигнала едва ли не больше, чем выходного. Поэтому в подавляющем большинстве двухтактных усилителей для получения противофазных напряжений используется специальный фазоинверсный каскад.
Основные типы фазоинверсных каскадов
- отдельный инвертирующий каскад в одном из плеч усилителя;
- автобалансный фазоинвертор;
- фазоинвертор с катодной связью;
- фазоинвертор с разделенной нагрузкой.
Каждому из решений свойственны достоинства и недостатки. В пору расцвета высококачественных ламповых усилителей наибольшее распространение получили фазоинверторы с разделенной нагрузкой и катодной связью.
Фазоинвертор с катодной связью дает некоторое усиление, но идентичность выходных сигналов зависит от степени связи. Глубокую связь можно получить только при использовании большого сопротивления связи (за это схему назвали long tail - "длиннохвостая") или источников тока в цепи катода (а это тогда вообще не приветствовалось).
Кроме того, выходные сопротивления плеч такого фазоинвертора значительно различаются (один триод включен по схеме с общим катодом, второй - с общей сеткой).
Фазоинвертор с разделенной нагрузкой позволяет получить идентичные сигналы, но несколько ослабляют их. Поэтому приходится увеличивать усиление до фазоинвертора (что чревато его перегрузкой) или использовать двухтактный предоконечный каскад.
Однако именно этот тип фазоинвертора получил наибольшее распространение в промышленных конструкциях, поскольку обеспечивает хорошую повторяемость при серийном производстве.
Вопрос экономии в те годы был первоочередным. И радиолюбителей, и конструкторов очень смущала лишняя лампа. Поэтому неудивительно, что в начале 50-х годов на страницах радиотехнических изданий появились схемы двухтактных усилителей, не содержащих отдельного фазоинвертора. Выходной каскад таких усилителей был выполнен по схеме с катодной связью и работал в "чистом" классе А.
Предлагались как новые схемы, так и переделка существующих однотактных усилителей в двухтактные. По нашу сторону "железного занавеса" этот тип усилителей не прижился в силу малой экономичности, а по ту сторону они были в ходу еще долго.
Предельно простая схема такого усилителя, предназначенная для повторения любителями, приведена ниже (спасибо Клаусу, приславшему схему - без нее картина была неполной). Обратите внимание на дату...
Простой двухтактный усилитель
Выходная мощность = 6 Вт.
Выходной каскад выполнен по схеме с катодной связью. Приведенное сопротивление нагрузки - 8 кОм. Конструктивные данные трансформатора неизвестны.
В источнике питания использован двухполупериодный выпрямитель на прямонакальном кенотроне 5Y3GT и LC-фильтр.
Рис. 1. Принципиальная схема двухтактного усилителя на 6C4, EL84 (6 Ватт).
Интересно включение регулятора громкости на входе оконечного каскада и всего один переходной конденсатор. Степень катодной связи невелика, так что характер звучания, скорее всего, будет как у однотактника (с четными гармониками). Общей ООС нет, поскольку запас усиления невелик.
Однако введение ООС в пентодный усилитель крайне желательно - без нее выходное сопротивление очень велико. Это хорошо только для полосы СЧ (ибо снижает интермодуляционные искажения в динамике), а для всех остальных применений противопоказано. Глубокую ООС в усилитель можно ввести только при непосредственной связи каскадов.
Двухтактный усилитель класса А
Усилители в режиме A обеспечивают высокое качество звучания, однако переход к режиму AB при той же мощности рассеяния на аноде позволяет получить в два-три раза большую выходную мощность. Выходной каскад в режиме AB уже не может работать с катодной связью, поэтому без отдельного фазоинверсного каскада не обойтись.
Выходная мощность = 6 Вт (Кг<1%).
Входное напряжение = 0,1B.
Рис. 2. Принципиальная схема двухтактного ламповго УНЧ класса А на 6C4, EL84 (6 Ватт).
Усилитель выполнен по схеме с непосредственной связью каскадов и охвачен глубокой ООС (-30 дБ). Двухтактный выходной каскад работает в классе А. Он выполнен по схеме с катодной связью и не требует отдельного фазоинверсного каскада.
Сетка VL3 заземлена по переменному току. Часть напряжения с катодов выходных ламп подана на экранирующую сетку VL1, что стабилизирует режим по постоянному току.
Налаживание сводится к подбору R1 ...R3 так, чтобы напряжение на управляющих сетка выходных ламп составляло -12 В относительно их катодов.
Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш-22х50. Первичная обмотка содержит 2x1 000 витков провода d=0,18мм, вторичная -
42 витка провода d=1,25. Обмотки секционированы, вторичная обмотка размещена между слоями первичной.
Двухтактный усилитель на триод-пентодах
Желание сократить если не число ламп, то хотя бы число баллонов, привело к появлению схемы усилителя на двух триод-пентодах. Низкочастотные триод-пентоды были в свое время специально разработаны для однотактных усилителей приемников и телевизоров (триодная часть использовалась в драйвере, пентодная - в выходном каскаде).
Рис. 3. Принципиальная схема двухтактного лампового УМЗЧ на триод-пентодах (6BM8, 6Ф3П, 10 Ватт).
Фазоинвертор по схеме с разделенной нагрузкой, связь с первым каскадом непосредственная. Выходной каскад пентодный с фиксированным смещением. Известны также варианты этой схемы с ультралинейным включением выходных ламп, с комбинированным и автоматическим смещением. Конструктивные данные трансформатора неизвестны.
Цепь R3C2 обеспечивает устойчивость усилителя с замкнутой петлей ООО.
Ультралинейный усилитель
Однако в двухтактном применении они тоже не подкачали. У публикуемой ниже схемы было немало воплощений. Ультралинейный вариант, например, был в самом первом издании книги Гендина "Высококачественные любительские УНЧ" (1968 г.) .
Выходная мощность = 12 Вт (Кг<0.5%).
Кстати, об ультралинейном включении выходных пентодов. В двухтактном варианте у них появляется еще один плюс - дополнительная компенсация гармоник, возникающих в выходном каскаде. Поэтому подавляющее большинство любительских конструкций выполнены именно по ультралинейному варианту.
В промышленных конструкциях отечественного изготовления ультралинейные усилители опять-таки не прижились из-за сложности выходного трансформатора.
Для получения высоких характеристик необходима полная симметричность конструкции, секционирование обмоток, сложная коммутация. При использовании трансформаторов массового изготовления выигрыш от применения ультралинейной схемы незаметен.
Следующая схема стала классикой и послужила основой для бесчисленного множества конструкций.
Рис. 4. Принципиальная схема двухтактного ультралинейного лампового усилителя на триод-пентодах (6Н2П, 6П14П,12 Ватт).
Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш-19x30мм. Первичная обмотка содержит 2х(860+1140) витков проводом d=0,18. Вторичная обмотка (15 Ом) содержит 176 витков d=0,83. Для нагрузки 4 Ом - 90 витков d=1,3мм.
Схема практически не нуждается в налаживании, что снискало ей популярность в промышленных и любительских конструкциях. Фазоинвертор выполнен по схеме с разделенной нагрузкой.
Усилитель с комбинированной ООС
Несмотря на высокие характеристики и обычные пентодные, и ультралинейные усилители редко использовались без общей ООС. Применение ООС снижает выходное сопротивление усилителя и улучшает условия работы низкочастотных головок.
Но для снижения выходного сопротивления усилителя можно использовать не только отрицательную, но и положительную ОС. В схеме следующего усилителя использована комбинированная обратная связь.
Рис. 5. Принципиальная схема ультралинейного лампового усилителя на 6Н2П, 6Н1П и 6П14П.
Основная особенность усилителя - комбинация ООО по напряжению и ПОС по току, улучшающая согласование усилителя с динамической головкой в области основного механического резонанса.
Сигнал ПОС снимается с датчика тока (R19), включенного в "земляной" вывод выходного трансформатора. Глубина обеих обратных связей регулируется синхронно, что исключает самовозбуждение усилителя.
Первый каскад-усилитель напряжения. Фазоинвертор выполнен по схеме с катодной связью. Выходной каскад выполнен по типовой ультралинейной схеме и дополнен регулятором балансировки RP1. На втором триоде VL1 выполнен микрофонный усилитель.
Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш25х40. Первичная обмотка содержит 2х(1100+400) витков провода d=0.18мм, вторичная - 82 витка провода d=0,86мм (6Ом)
Триодный усилитель
Триодный выходной каскад обладает низкими искажениями и малым выходным сопротивлением даже без общей ООС. Характеристики каскада слабо зависят от приведенного сопротивления нагрузки.
Это позволяет снизить индуктивность выходного трансформатора. Далее приведены два варианта схемы усилителя с выходным каскадом на двойном триоде.
Рис. 6. Принципиальная схема триодного лампового усилителя на 6Ф1П, 6Н6П (2-3 Ватта).
- Выходная мощность = 2,5Вт (+250В);
- Выходная мощность = 3,5Вт (+300В);
- Кг = 3% (без РОС).
Первый каскад- усилитель напряжения на пентоде (Ку=280...350). Фазоинвертор с разделенной нагрузкой. Выходной каскад с фиксированным смещением. Для снижения фона на обмотку накала подан потенциал +40В.
Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш12 (окно 12x30мм),
толщина набора 20мм. Первичная обмотка 2x2300 витков провода d=0,12мм, вторичная - 74 витка б=0,74мм.
Силовой трансформатор выполнен на сердечнике Ш16 (окно 16x40мм), толщина набора 32мм.
- Сетевая обмотка - 2080 витков провода d=0,23мм,
- анодная - 2040 витков провода d=0,16мм,
- накальная - 68 витков провода d=0,84мм,
- обмотка смещения - 97 витков провода d=0,12мм.
Рис. 7. Схема ультралинейного лампового усилителя на 6Ф1П, 6Н6П (2-3 Ватта).
Выходная мощность = 2,5 Вт при Кг = 0.7...1%.
В выходном каскаде применено комбинированное смещение (использована накальная обмотка). Выходной трансформатор выполнен на сердечнике Ш12 (окно 12x26мм), толщина набора 18мм.
Первичная обмотка содержит 2x1800 витков провода d=0,1 Змм, вторичная - 95 витков провода б=0,59мм (13 Ом).
Более простые усилители на радиолампах - схемы однотактных ламповых УНЧ на 6П1П, 6Ж1П, 6Ф3П, 6Н23П, 6Н2П, 6П14П.
А И. Шихатов, a.k.a. Железный Шихман. iron.shikhman[a]yandex.ru. (составление и комментарии).