Как сделать ламповый предусилитель
Как сделать ламповый предусилитель
Всем тем, кому надоело звучание обычных транзисторно-микросхемных аудио УНЧ, предлагается создать очень простой ламповый предусилитель. Возможно создание этого несложного предусилителя станет началом нового увлекательного направления с лампами и позже вы захотите собрать конструкцию полного УМЗЧ.
Это естественно не Hi-End предусилитель, но он имеет вполне хорошие параметры и питается от низкого безопасного напряжения. Он основан на одном двойном триоде малой мощности, и поскольку в одной колбе два триода, для создания стерео предварительного усилителя необходима только одна лампа.
Схема предусилителя на триоде
На принципиальной радиосхеме показаны сразу оба канала. Сигнал поступает на вход и через потенциометр P идёт на сетку триода. После усиления сигнал через конденсатор С8 поступает на выход предусилителя, а далее подавайте его на любой готовый мощный УМЗЧ.
Резистор R4 определяет значение потенциала сетки. Резистор R5 является нагрузкой триода. Его значение зависит от усиления, частотной характеристики и уровня искажений. Здесь используются более низкие значения R5, чем обычные для данного типа лампы.
В случае этого предусилителя, который будут использовать с оконечными полупроводниковыми усилителями мощности, слишком большое усиление нежелательно.
При использовании ламп разного типа усиление можно регулировать с помощью анодного резистора (R5 и R5A). Чем выше значение анодного резистора, тем сильнее усиление, но за это платят уменьшением полосы верхних частот.
Чем меньше значение этого резистора, тем ниже усиление и тем лучше АЧХ, но, к сожалению, немного выше нелинейные искажения. Поэтому значение его следует выбирать так, чтобы достичь компромисса между не слишком большим усилением и относительно небольшими искажениями.
Обычная катодная схема включения триода имеет относительно высокий выходной импеданс, который при нагрузке с низким сопротивлением полупроводникового усилителя приводит к ограничению частотной характеристики на высоких частотах и увеличению нелинейных искажений. Поэтому не каждый триод с низким энергопотреблением можно использовать в этом преампе.
Также проверена ECC82, которая, как оказалось, тоже прекрасно работает в этой схеме. Хотя номинальное рабочее напряжение составляет 250 В, производители утверждают, что источник питания на 100 В вполне приемлем.
Вы можете поэкспериментировать с использованием других ламп, даже популярной 6Н3П, используя соответствующие катодные резисторы R4, R4A для регулировки напряжения сетки так, чтобы падение напряжения на этом резисторе составляло около 1 В.
Напряжение накала подбирается экспериментально с помощью понижающего резистора R10 в соответствии с нужным паспортным током.
Блок питания лампового пред-УНЧ
В свою очередь более низкое напряжение питания облегчает его настройку на накал, но после умножения может быть недостаточно для питания анода. Хотя лампы работают даже при очень низких анодных напряжениях, но это уже за счет повышенных искажений. Поэтому надо выбрать компромисс. На практике пробовали напряжение от 12 В до 18 В переменного тока. Для ECC88 требуется ток накала 6,3 В и 0,36 А, оптимальное напряжение трансформатора 15-18 В.
Силовой трансформатор
Можно использовать трансформатор мощностью 10 Вт на напряжение вторички 12-18 В. Сила тока трансформатора должна быть не менее 0,5 А в зависимости от типа лампы.
Печатная плата усилителя
Плата имеет небольшой размер 65 х 85 мм и включает в себя умножитель напряжения и сам ламповый предусилитель. К клеммам 1-2 разъема CON1 подключаем напряжение с трансформатора, а к клеммам 3-4 резистор уменьшения тока накала. Поскольку этот резистор должен иметь большую мощность (3-5 Вт, в зависимости от того, какое напряжение должно быть уменьшено) и сильно нагреваться во время работы, стоит поместить его в место, где он будет лучше охлаждаться.
Светодиод D6 используется для индикации работы предварительного усилителя, его можно разместить в любом видимом месте. Резистором R9 устанавливаем яркость. Примерное значение 5-10 кОм. Такое большое значение объясняется тем, что на диод подается напряжение от трансформатора 12-18 В. Все резисторы, кроме R10, имеют мощность 0,25 Вт.
Сигнальные кабели для входа и выхода предусилителя должны быть экранированы, а экран должен быть припаян к земле. Ламповые усилители, благодаря высокому входному сопротивлению, особенно чувствительны к любым ошибкам в подведении массы, они легко возбуждаются.
Шнуры питания от трансформатора и проводов светодиода D6 должны быть проложены в виде витой пары, то есть в виде скрученных проводов. Это уменьшает распространение электромагнитного излучения этими проводами.
Запуск схемы
Перед первым запуском проверьте правильность установки электролитических конденсаторов и выпрямительных диодов. Используя увеличительное стекло проверяем точки пайки, подозрительные или плохо спаянные места разогреваем паяльником еще раз.
Измеряем напряжение накала после того, как лампа прогреется (3 минуты), при этом мультиметр переключить на диапазон переменного напряжения (
Следующим шагом является проверка правильности работы умножителя напряжения. После того как лампа прогреется, измеряем анодное напряжение Uz на выходе умножителя (после диода D5). Когда убедимся что оно близко к теоретически рассчитанному, измеряем напряжение на анодах (резисторы R5, R5A) и на катодах лампы (резисторы R4, R4A).
Если на выходе умножителя нет напряжения, убедитесь что диоды правильно припаяны в соответствии с чертежом печатной платы. Кроме того, обратная пайка электролитического конденсатора вызывает его нагрев и может даже привести к взрыву!
Следующим шагом является проверка правильности тока смещения, проходящего через лампу. Делаем это путем измерения падения напряжения на катодных резисторах R3 (один канал) и R3A (второй канал). Падение напряжения должно быть около 1 В и одинаково на обоих резисторах. Если напряжения слишком сильно различаются (более чем на 10%), убедитесь что катодные резисторы R3 и R3A имеют одинаковое значение, а затем что анодные R5 и R5A тоже одинаковы. Если всё ОК, проверьте не является ли причиной расхождения сама лампа. Если есть запасная лампа, заменяем ее и измеряем напряжение снова.
Если есть генератор и осциллограф, можно проверить предварительный усилитель, настроив частотную характеристику, оценив искажение. Когда предусилитель проверен, подключаем его к аудиосистеме между, например, проигрывателем компакт-дисков и усилителем мощности.
Включите усилитель мощности, но поверните ручку регулировки громкости на минимум. Медленно увеличивайте громкость, слушая шум в динамиках. Если слышите громкий сетевой шум (гул) убедитесь, что сигнальные провода в предварительном усилителе подключены правильно, особенно если все экраны припаиваются к заземлению. Если предварительный усилитель размещен в металлическом корпусе, убедитесь что заземляющий путь предварительного усилителя, соединенный с металлическим корпусом, не оказывает положительного влияния на уровень шума. Иногда даже потенциометр громкости вызывает помехи, тогда необходимо соединить его металлический корпус с массой предусилителя.
Иногда причиной помех является контур заземления. Он возникает когда в двух или более устройствах массы соединены в нескольких разных точках. Иногда жалуются на плохое взаимодействие аудиоустройства с компьютером. Вероятной причиной является разность потенциалов между усилителем и звуковой картой компьютера.
Этот предварительный усилитель имеет минимальный уровень помех, но после того как потенциометр полностью вывернут на максимум, из-за обратной связи слышен очень легкий шум.
Как уже упоминалось ранее, большое усиление предварительного усилителя в сочетании с высокой чувствительностью УМЗЧ вызывает много проблем. Усиливается весь шум лампы, гудят и обнаруживаются недостатки потенциометра.
Если один из каналов молчит, убедитесь что оба канала потенциометра в разных положениях ползунка похожи. Слишком большая разница приводит к тому, что усиленный сигнал на выходе имеет различное значение в отдельных каналах, поэтому в динамиках разница слышен разбаланс уровня звука. Выходом является дополнительное уменьшение усиления предусилителя путем изменения значений резисторов R1 и R2 (понижение значения R1, увеличение R2), так чтоб различия в уровне каналов были не столь очевидны. Рисунок плиты в формате PDF можно скачать здесь.
Вас может заинтересовать:
Комментарии к статьям на сайте временно отключены по причине огромного количества спама.
Универсальный ламповый предварительный усилитель на 6Н23П
Содержание / Contents
Когда мой хороший друг, замечательный спортсмен, меломан и жизнелюб попросил соорудить ему предусилитель для домашнего стереокомплекса, то ТЗ (техническое задание, понимаешь) звучало следующим образом:
— чтоб обязательно ламповый;
— чтоб была тонкомпенсация, но в меру;
— чтоб НЧ и ВЧ можно было крутить «по полной»;
— чтоб завести на него не менее 4-х источников сигнала;
— чтоб регулировать громкость раздельно по каналам;
— чтоб можно было «поиграться» межблочным кабелем от преда к УМЗЧ;
— ну и чтоб дизайн «кирпичиком» (такой, понимаешь, компьютерный хай-тек), ну и лампы спрятать, а то кругом и так пыли полно.
Вот такие исходные параметры. Крутите, Шура, крутите!
↑ Выбор схемных решений
Опираясь на многочисленный опыт старших товарищей по ламповому цеху, было принято решение взять за основу известную схему уважаемого Анатолия Иосифовича Манакова (ака Гэгэн) и быстренько набросать макет.
Тут возникли некоторые вопросы. Дело в том, что с разными источниками сигнала (а то были и СД, в том числе выпушенные в прошлом веке, и ДВД, и ставшие классическими японские кассетные деки 70-х годов прошлого столетия, и даже выход с аудиокарты ПК) — каскад звучал по-разному.
С современными источниками сигнала все было хорошо, а вот с некоторыми заслуженными ветеранами многоуважаемых зарубежных фирм он был не совсем в согласии (дабы не обидеть любителей известных брендов и не бросить тень на заслуженных импортных производителей, называть их имена мы не будем). На слух отмечалась некоторая потеря динамического диапазона и зажатость общей аудиосцены.
После анализа ситуации, был сделан вывод о том, что не все выходные каскады источников сигнала, даже с низким выходным сопротивлением, способны работать на довольно сложную комплексную нагрузку, которую представляет из себя пассивный мостовой регулятор тембра Баксандала, особенно те, которые имеют изначально малый ток покоя, и, возможно, низкую нагрузочную способность.
Справедливости ради надо сказать, что номиналы переменных резисторов были уменьшены до 100к (по оригинальной схеме МАИ 200…220к), просто потому, что такие имелись в наличии.
Итак, нужен буферный каскад, с хорошей нагрузочной способностью, низким выходным сопротивлением, током покоя не менее 8-10 мА, обладающий хорошей импульсной характеристикой и низкими гармоническими искажениями. Лампу берем такую-же, как в исходной схеме, 6Н23П.
Несмотря на большое количество споров вокруг ее применения в аудиотехнике, считаю, что ее использование вполне оправдано во многих практических случаях, в том числе и в этом конкретно.
На лампах не экономим, учитывая ее дешевизну и доступность, на входе ставим повторитель Уайта, по одной лампе на вход каждого канала, на выход — усилитель напряжения, итого три двойных триода 6Н23П, недорого и сердито.
↑ Почему повторитель Уайта?
1) В отличие от обычного катодного повторителя с коэффициентом передачи около 0.7…0.8, здесь мы имеем уже 0.96 и возможность получить общий коэффициент передачи около 1.0 (затухание в пассивном РТ компенсирует выходной каскад УН).
2) За счет наличия положительной ОС в повторителе Уайта, имеем пониженное выходное сопротивление по сравнению с простым катодным повторителем.
3) При «оптимизированной» величине положительной ОС получаем небольшой коэффициент гармоник и «живое» натуральное звучание.
Опять же, ничего нового не придумываем, все уже давно придумано и оптимизировано известными аудио-гуру, такими как Джон Бруски и его сподвижниками, повторившими неоднократно эту конструкцию.
↑ Тонкомпенсация
Этот регулятор громкости на резисторе с одним отводом решено поставить на вход после коммутатора. Вообще-то нагрузка тоже «не сахар», надо проверить, как она поведет себя после всего уже на опробованных источниках сигнала. Оказалось, что вполне прилично, поэтому заканчиваем макетирование, рисуем схему.
↑ Схема преампа
Итак на входе — четыре двойных геркона, китайского производства, типа TRR-2A-05-D-00 в корпусе DIP, с двумя группами контактов.
Они выбраны благодаря своей доступности и сравнительной дешевизне. Получаем, с одной стороны, надежный герметичный (т.е. не подверженный окислению) контакт, с другой стороны — малую мощность переключения, — всего 5 Вольт питания при 140-омной управляющей катушке.
То есть можно использовать выпрямленное напряжение накальной обмотки силового трансформатора для коммутации источников сигнала и индикации. Ну и что тоже немаловажно — всего один подводящий экранированный проводок, соединяющий коммутатор со входом предусилителя.
Далее идет тонкомпенсированный (в «меру») регулятор громкости на резисторе 50к с логарифмической зависимостью от угла поворота оси. Их в самой конструкции 2-е штуки, громкость, как и обещано, регулируем раздельно по каналам.
В принципе, я думаю, что сама схема в особых комментариях не нуждается. Хочу отметить, что реализованный на лампе 6Н23П повторитель Уайта способен работать на весьма низкоомную нагрузку, ну, например, головные телефоны сопротивлением 30 ом и даже меньше. А сам пассивный темброблок Баксандала рассчитан по программе Е. А. Москатова. Программа очень удобна и функциональна, проста в использовании и позволяет получить быстрый результат в расчете величин резисторов и конденсаторов на основании имеющихся в наличии радиолюбителя потенциометров.
Заканчивая со схемой самого предусилителя, упомяну, что стоящий на выходе классический УН на той-же 6Н23П имеет ток покоя около 10 мА, выходное сопротивление порядка 2.5 кОм и позволяет настойчивым экспериментаторам и любителям не только покрутить разные ручки, но и подогнать под нужное звучание «заветный» компонент аудиотракта, поигравшись вволю с различными межблочными кабелями.
↑ Кратко о блоке питания
Вместо обычно используемого способа подачи «поднимающего» потенциала в цепь накала ламп от резистивного делителя напряжения (для защиты от пробоя накал-катод и устранения фона), здесь применен часто используемый за рубежом способ соединения шины накала после стабилизатора на землю, через высоковольтный конденсатор С11.
Обмотки трансформатора питания скоммутированы соответствующим образом, чтобы получить нужные напряжения и токи. У стандартного ТАН-1, две накальные обмотки по 6.3 вольта соединены параллельно (что несколько маловато, но что поделаешь), для получения рабочего напряжения накала (6.1 в) использован транзистор (КТ819) с низким напряжением насыщения коллектор-эмиттер и коэффициентом усиления по току h21э около 80. На плате он установлен на небольшой радиатор, под который предусмотрены крепежные отверстия.
↑ Селектор входов
Переключатель-селектор входов можно использовать практически любой, ну, например, галетный. Он не влияет на прохождение звукового сигнала, а лишь коммутирует соответствующие катушки герконов и цепи индикации включения выбранного источника.
У меня под рукой оказался какой-то 2-х секционный импортный галетник, на 5-ть позиций, т. к. количество входов равно четырем, то 5-е пары контактов не используются.
Индикаторные светодиоды выбраны синего цвета, диаметром 3 мм и хорошо вписываются в «интерьер». На их месте могут работать практически любые светодиоды, в том числе и лампочки накаливания, — кому что нравится.
↑ Полученные характеристики
• полоса пропускания — весь звуковой диапазон;
• глубина регулировки тембра НЧ и ВЧ ±12.0 дБ;
• коэффициент искажений во всем диапазоне частот — около 0,3% (2-я гармоника) при входном напряжении 0.25…2.0 в;
• общий коэффициент усиления (в среднем положении регуляторов тембра) — около 1.0.
↑ Конструкция
Конструкция корпуса заказана на одном из заводов и состоит из 7-ми деталей (не считая декоративной накладки на переднюю панель), изготовленных методом лазерной резки.
Детали из листовой стали толщиной 2 мм (передняя и задняя панели) и 1.5 мм — все остальные, с последующей покраской в черный матовый цвет. Декоративная накладка — из нержавейки толщиной 1 мм. Каждый вправе придумать свою собственную модель и воплотить ее в жизнь. Наверняка это выйдет дешевле.
«Кирпичик» получился похожим на этажерку — верхняя, нижняя и две боковых крышки, средняя панель, выполняющая основную несущую нагрузку, стянуты винтами в единый блок вместе с передней и задней панелью.
Регулятор громкости и регулятор тембра (на схеме выделены пунктирной линией) размещены на отдельной односторонней печатной плате:
установленной вертикально на 2-х 10 мм стойках —
Сами переменные резисторы имеют конструкцию под печатный монтаж —
Они устанавливаются с одной стороны печатной платы, все остальные элементы — с другой.
Плата коммутации с герконами:
размещена на задней стенке, вблизи входных RCA разъемов, также на 2-х 10 мм стойках, применяемых для крепления печатных плат.
Плата двусторонняя, с одной стороны — печатные дорожки, — с другой — экран с раззенкованными под ножки отверстиями.
Сами герконы — с двумя группами контактов, китайского происхождения (куда уж без них), как уже упоминалось типа TRR-2A-05-D-00 в корпусе DIP.
Кремниевые маломощные диоды, гасящие самоиндукцию, крепятся пайкой прямо к соответствующим ногам герконов. Обе платы закрыты сверху экраном также из фольгированного стеклотекстолита. Все они соединены с нулевой шиной.
Блок питания также собран на печатной плате установленной вертикально на средней полочке при помощи алюминиевого уголка, под ней смонтирован силовой трансформатор ТАН-1 127/220-50.
Стандартная силовая евророзетка с предохранителем внутри установлена внизу задней стенки. Сами лампы также размещены на средней полке и вся соответствующая им «обвязка» смонтирована объемным монтажом на ламповых панельках и вспомогательных монтажных лепестках, размещенных рядом с ними.
Соединения анодного питания и накалов ламп выполнены витыми медными парами одножильных проводов 5-й категории диаметром 0.53 мм, которыми прокладываются компьютерные сети. Их длина должна быть минимальна, по получившемуся конструктиву.
Экранированный кабель, соединяющий выход коммутатора со входом регулятора громкости — высокого качества марки FURUTECH. Соединение сигнальных цепей РГ и РТ с печатных плат на входные лампы выполнены экранированными проводами, используемыми для инсталляции аудиооборудования фирмы CLARION. Их длина также должна быть по возможности минимальной.
↑ Вид на компоновку
Особых комментариев, я думаю, здесь не нужно. Нулевая жила сделана из медного провода 1.5 мм и соединена с корпусом в одной точке на задней стенке блока. Конденсаторы фильтра питания С3, С4, С13 и С14 смонтированы непосредственно на лепестках монтажных панелек вблизи ламп.
Все органы управления выведены наружу, в самом низу — выключатель питания, чуть выше — 4-х позиционный галетный переключатель для управления переключением герконов и индикатора селектора входов, 4-е синих индикаторных светодиода, далее раздельные регуляторы громкости и регуляторы НЧ и ВЧ.
↑ Выбор деталей
Конструкция не содержит никаких супер аудиофильских деталей, все резисторы — типа МЛТ, рассчитанные на соответствующую мощность, конденсаторы — пленочные, типов К73-9, К73-11, К73-17, также на соответствующие напряжения.
Электролиты производства Тайвань, аналогичны нашим К50-35 на напряжение 400 в.
Транзисторы в блоке питания можно применять практически любые, подходящие по параметрам указанным на схеме, выбор их не критичен.
Диоды в анодном питании — любые фасты на 600 в и ток не менее 1 А, а в выпрямителе накала — можно применить любую диодную сборку на ток не менее 3 А и напряжение 50 в.
Дроссель на 0.5 мГн — от старого немецкого телефона, можно поставить любой другой или заменить его резистором величиной в сотню Ом (1 ватт).
Силовой трансформатор ТАН-1 также был выбран потому, что оказался в старых запасниках. Он закреплен на среднюю полочку через резиновый коврик и работает тихо, без гудения.
Для устранения ненужных вибраций и микрофонного эффекта, на днище блока приклеены четыре резиновых ножки от старого телефона при помощи двустороннего автомобильного скотча марки 3М.
↑ Результаты
Результаты порадовали. Учитывая ограниченность наших жилищных пространств, а главное — финансовых средств в приобретении (или самостоятельном изготовлении) хорошей акустики.
Данный агрегат довольно деликатно вмешивается в музыкальный материал и позволяет в существенной мере оживить звучание недорогих колонок.
В процессе прослушивания разнообразных музыкальных жанров на различных АС, в разных помещениях (квартирах), с разными усилителями (как ламповыми, так и транзисторными) и источниками сигнала, удавалось добиться вполне комфортного звучания всего тракта, выбрать уровень «мясистости» и «звонкости», — да простят меня профессионалы, в соответствии со своими слуховыми пристрастиями.
Справедливости ради надо сказать, что созданный девайс оказался в общем-то лишним звеном при совместной работе с ламповым SE УМЗЧ мощностью 2×7 ватт на лампах ГУ-50, собранным автором по мотивам схемы уважаемого МАИ, нагруженного на прекрасную, но, к сожалению, снятую с производства акустику DANTAX Opus.
При включении же его в указанный звуковой тракт, крутить ручки регулировок НЧ и ВЧ далее среднего положения не пришлось, поскольку на большой громкости возникала опасность получения экономического ущерба от тревожно вздрагивающей посуды в серванте, а также здоровью барабанных перепонок находящихся в комнате людей.
↑ Дополнения
↑ Файлы
Для самоделкиных-любителей, умелых рук мастеров и профессионалов, имеющих необходимый парк станков, привожу чертежи элементов конструкции корпуса. Может кому пригодится.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
#26/01/2021 Камрад Олег (Sema69) прислал файл ПП в lay, автор неизвестен.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
#09/02/2021 От Игоря (Datagor): перечертил ПП блока питания по картинке автора, устранил замеченные ошибки, сделал красиво 😉
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
↑ Полезные ссылки
Спасибо за внимание!
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress
Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.