Усилитель на ТАН. Часть 1
Добрый день, уважаемые читатели. Прошло время с момента публикации последней моей статьи. С того времени было проделано много работы, проанализированы полученные результаты, сделаны выводы… Сегодня я хочу отойти от чисто субъективного восприятия качества звучания усилителя и углубиться немного в технические параметры. Начнем обо всем по порядку…
Первый вариант усилителя представлен на схеме выше. Сигнал с выхода Вашего аудио устройства, через конденсатор С1 и антипаразитный резистор R1 поступает на вход предварительного усилителя, выполненного на пальчиковом пентоде низкой частоты 6Ж32П с короткой характеристикой. Данный пентод специально разработан для использования в первых каскадах звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств [1].
Для получения приемлемого коэффициента усиления (и соответственно чувствительности) использовано пентодное включение 6Ж32П. Положительное напряжение на 2 сетке задается делителем R6, R7. Конденсатор С6 выполняет дополнительную фильтрацию сеточного напряжения. Резистор R5 является так же антипаразитным. В каскаде применено автоматическое смещение. Оно задается резистором R4. Нагрузкой каскада является резистор R3. С него и снимается полезный усиленный сигнал.
Кроме того, для большей линеаризации каскада и уменьшения уровня искажений применена местная отрицательная обратная связь (Конденсатор С2 и резистор R14). Глубина ООС задается резистором R14.
С выхода предварительного усилителя, усиленный сигнал, через конденсатор С7 поступает на вход выходного каскада, выполненного на легендарном (без приуменьшения) лучевом тетроде 6П3С [2]. Выходной каскад построен по ультралинейной схеме с комбинированной ООС. Смещение – автоматическое. Оно задается резистором R13.
Первая петля ООС – это так называемая межанодная ООС. Глубина данной ООС задается резистором R10.
Вторая петля ООС – это катодная обмотка 7-8, трансформатора Tr1. Кроме второй петли ООС обмотка 7-8 выполняет ещё одну роль – уменьшает подмагничивание сердечника выходного трансформатора, что благоприятно сказывается на параметрах выходного каскада. Назначение данных ООС аналогично ООС предварительного усилителя – линеаризация выходного каскада и уменьшение искажений.
Нагрузкой выходного каскада является трансформатор Tr1 с подключенной ко вторичной обмотке акустической системой. Модель трансформатора, а так же соединение обмоток указано на схеме.
Резистор R11, конденсатор С10 – корректирующий фильтр.
Резистор R8, конденсаторы С3, С4, С8, С9 – дополнительный фильтр напряжения питания предварительного усилителя.
В качестве источника питания использован ранее мной описанный источник питания с небольшой модернизацией, а именно:
1) Октальные кенотроны 6Ц5С были заменены на пальчиковые 6Ц4П [3].
2) Дроссель Др.1 был заменён на Д31-5-0.14.
Данный дроссель обладает более чем в 2 раза большей индуктивностью, по сравнению с ранее использованным Др-2ЛМ-К. Данная замена улучшила качество фильтрации анодного напряжения и как следствие, уменьшила фон при отсутствии на входе сигнала.
Настройка усилителя очень проста. Нужно резистором R4 выставить ток анода Ла1 равный 1.5 мА. Далее резистором R13 нужно выставить ток анода Ла2 равный 65 мА. На этом настройку можно считать законченной.
Все использованные детали указаны на схеме, стоит только сказать пару слов об использованных конденсаторах. В качестве конденсатора С5 использован конденсатор jamicon серии MZ [4]. В качестве конденсаторов С11, С12 использованы конденсаторы epcos серии B41858 [5]. Данные электролитические конденсаторы устойчивы к работе в импульсных режимах и обладают низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС, ESR), что благоприятно сказывается на звуке (бас становится чётким и глубоким). Кроме того отпадает необходимость блокировать данные конденсаторы конденсаторами малой ёмкости (слюдяными, плёночными, бумажными), как это было сделано в ранее описанных конструкциях.
Выходная мощность усилителя – 3 Вт. Чувствительность около 0.5 В.
Субъективно усилитель даёт на выходе чистую середину, глубокие басы, но немного размазанные, верха подрезаются (на верхах появляется специфическая шепелявость, она незначительна, практически не заметна, но такой звук будет больше по вкусу любителям ретро звука).
Объективно же дело обстоит несколько иначе. АЧХ усилителя при выходной мощности 3 Вт представлено на фото ниже.
По АЧХ чётко видно, что полоса усилителя по уровню -3 дБ простирается от 50 Гц до 5 кГц, что, несомненно, является крайне узкой полосой (Замеры велись на эквиваленте нагрузки равной 4 Ом).
Причиной этого является выходной трансформатор Tr1, не подходящий для однотактных конструкций. Данный трансформатор обладает недостаточной индуктивностью первичной обмотки, а так же не имеет зазора (и секционирования), что так же негативно сказывается на полосе усилителя. Таким образом в качестве выходного трансформатора для построения высококачественного усилителя по данной схеме лучше применить трансформатор с индуктивностью первичной обмотки равной 12-14 Генри (хотя бы), коэффициентом трансформации равным 31-32. При этом обмотки должны быть послойно секционированы. При этом секции первичной обмотки соединяются последовательно, а секции вторичной обмотки параллельно (Следовательно, число витков каждой секции вторичной обмотки равно расчётному числу витков вторичной обмотки). Ультралинейный отвод делается от 40-50% первичной обмотки. Катодная обмотка составляет 12-15% от анодной и включается противофазно.
Не повторяйте моих ошибок – ТАНы для однотактных усилителей неподходящая вещь!
На фото далее представлен спектр сигнала на выходе при выходной мощности 3 Вт.
Далее была проведена модернизация усилителя. В качестве предварительного усилителя был применён модернизированный СРПП каскад на 6Н23П [6]. Его электрическая принципиальная схема приведена на схеме ниже.
Не буду подробно описывать работу данного каскада, она описана во множестве источников (например, источник 7) и описывалась мной неоднократно. Модернизация исходного СРПП незначительна и заключается во введении местной цепочки ООС – резистора R5 и конденсатора C2. Настройка данного каскада заключается в выставлении резистором R4 половины напряжения питания на катоде верхнего (по схеме) триода Ла1 (верхнем конце резистора R3). Марка конденсатора С5 аналогична предыдущему варианту предварительного усилителя. Чувствительность усилителя с данным предварительным усилителем составляет 1 В, так как 6Н23П обладает более низким коэффициентом усиления по сравнению с 6Ж32П.
Субъективно усилитель так же даёт на выходе чистую середину, чёткий бас, подрезание верхов незаметно (с учётом пробежавшего стада слонов по моим ушам!!!).
АЧХ усилителя при выходной мощности 3 Вт приведено на рисунке ниже.
Полоса усилителя осталась практически такой же и это не случайно – основным определяющим фактором здесь является высококачественный выходной трансформатор.
На рисунке далее представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности 3 Вт с выходным каскадом на лампе 6П3С.
На фото ниже спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности 3 Вт и выходной лампе 6П3С-Е.
Спектры отличаются незначительно, но при применении в качестве выходной лампы 6П3С-Е в выходном сигнале количество высокочастотных гармонических компонент выше, чем при применении 6П3С, но одновременно ниже уровень более низкочастотных компонент. Этим объясняется различие в их звучании, 6П3С-Е звучит более выше со своеобразным оттенком. Честно говоря, мне нравится в однотактном усилителе больше звучание 6П3С, но как говорится дело вкуса, а о вкусах не спорят!
На рисунке ниже предоставлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности 1.5 Вт и применении в качестве выходной лампы 6П3С.
А на рисунке далее лампы 6П3С-Е.
Думаю выводы и так уже сделаны и очевидны…
На этом я заканчиваю свои эксперименты с применением трансформатора ТАН в однотактных усилителях и перехожу к экспериментам по применению в двухтактных. Но это будет уже совсем другая история…
На этом на сегодня у меня всё. С уважением, Андрей Савченко, Ермолин Ринат.
Список использованной литературы
3) Параметры 6Ц4П
4) Параметры конденсаторов jamicon серии MZ
5) Параметры конденсаторов epcos серии B41858
6) Параметры 6Н23П
7) А. Фрунджян. Акробатика ламповых каскадов. – Class A, 1997, №2, стр. 20-23.
Обновление от 18.07.2020:
Во-первых, параметры усилителя можно несколько улучшить если с выхода усилителя в катод первой лампы завести ООС небольшой глубины, 4-6 дБ. Для этого необходимо из схемы исключить конденсатор С5. Примерное сопротивление резистора ООС равно 47-51 кОм. Более точно его величина определяется при настройке. При этом второй конец вторичной обмотки трансформатора соединяется с общим проводом.
Во-вторых, от местной ООС в предварительном усилителе в такой реализации (описанной в исходной схеме) можно отказаться при введении общей ООС и исключении шунтирующего конденсатора С5. При этом роль местной ООС предварительного усилителя будет выполнять падение напряжения на катодном резисторе R4. Такой вариант местной ООС будет даже лучше т.к. глубина ООС не зависит от частоты в достаточно широком диапазоне частот.