Усилитель на компактронах

Компактроны – общее название целой серии радиоламп разработанных уже на закате ламповой эры в радиоэлектронике. Создавались они для конкуренции с набиравшими силу полупроводниками. Поэтому в их разработку были вложены все лучшие достижения достигнутые в лампостроении за предыдущие 50 лет.
Выпускались они исключительно в США. Видимо по этому попадается очень мало примеров использования их в усилителях звуковой частоты. Из более менее известных примеров могу привести только конструкции А. Манакова на несимметричном двойном триоде 6EA7 (статья «Усилитель для друга» размещенная на Аудиопортале), и его же конструкцию на триод-пентоде 6LR8.
Мне в руки попали несколько штук ламп 6LU8 и панелей для них. Посмотрев на характеристики, я увидел, что по параметрам лампы 6LR8 и 6LU8 одинаковые, различаются только цоколевкой. Было принято решение собрать усилитель на этих лампах и самому убедиться в их преимуществах и недостатках, а так же оценить их звучание.
Часть 1. Что такое Компактроны?

Компактроны – общее название целой серии радиоламп разработанных уже на закате ламповой эры в радиоэлектронике. Создавались они для конкуренции с набиравшими силу полупроводниками. Поэтому в их разработку были вложены все лучшие достижения достигнутые в лампостроении за предыдущие 50 лет. Основные задачи стоявшие перед разработчиками – это увеличение экономичности ламп, уменьшение габаритов (само название серии говорит об этом) и увеличение срока службы. Лампы цельностеклянные, без цоколя - это удешевляет производство. Имеют характерный внешний вид. Невысокие пузатые баллоны диаметром 30 или 40 мм. Имеют 9 или 12 выводов, соответственно требуют специальные ламповые панели.


Для большинства типов компактронов характерно наличие в одном баллоне нескольких независимых ламп, например двух триодов и выходного пентода, двух пентодов для усиления промежуточной частоты телевизора, выходного пентода горизонтальной развертки и демпферного диода и др. Например среди них есть и тройные триоды.
Объединение нескольких ламп в одном баллоне дает ряд преимуществ. Стоимость одного компактрона ниже суммы стоимостей ламп, которые он заменяет, и, кроме того, сокращается количество панелек и монтаж устройства становится компактнее. Подсчитано, что 7 компактронов и 1 диод заменяют в телевизоре 15 обычных ламп. Например, компактрон типа 9BJ11 (двойной пентод) обеспечивает в телевизоре усиление по промежуточной частоте более чем в 30 000 раз и способен заменить три обычные лампы. В производство компактронов внесен ряд технологических новшеств. Средний срок службы компактронов составляет 5,25 года против 2,75 года для обычных ламп.
Несмотря на все достоинства распространения в Европе и в СССР эти лампы не получили. Выпускались они исключительно в США. Видимо по этому попадается очень мало примеров использования их в усилителях звуковой частоты. Из более менее известных примеров могу привести только конструкции А. Манакова на несимметричном двойном триоде 6EA7 (статья «Усилитель для друга» размещенная на Аудиопортале), и его же конструкцию на триод-пентоде 6LR8.

Мне в руки попали несколько штук ламп 6LU8 и панелей для них. Посмотрев на характеристики, я увидел, что по параметрам лампы 6LR8 и 6LU8 одинаковые, различаются только цоколевкой. Было принято решение собрать усилитель на этих лампах и самому убедиться в их преимуществах и недостатках, а так же оценить их звучание.

Часть 2. Блок питания усилителя.

Начинать постройку усилителя я решил с блока питания. Блок питания решено сделать было в отдельном корпусе. Расположив источник питания отдельно от усилителя можно до нуля снизить наводки, которые дает на чувствительные входные цепи силовой трансформатор. Особенно это актуально при применении унифицированных силовых трансформаторов серии ТАН, которые имеют довольно сильное поле рассеивания. К тому же эти трансформаторы при работе дают ощутимую вибрацию шасси, которая может передаваться на лампы и вызывать помехи, даже если трансформатор надежно экранирован толстым металлическим кожухом. Вторая причина послужившая в пользу выбора внешнего источника питания – это то, в отдельном корпусе достаточно большого размера можно свободно разместить большое количество конденсаторов. Для качественного воспроизведения звука рекомендуется иметь в конденсаторах запас энергии как минимум 3-4 Дж на каждый ватт выходной мощности. Можно больше – тут действует принцип – «Кашу маслом не испортишь». Есть и еще один плюс в использовании внешнего источника питания. Источник питания получается самостоятельным изделием, к которому можно подключать различные усилители. Сделано это на тот случай, если вдруг звучание усилителя не понравится, или возникнет желание переделать его внешний вид.
Для корпуса блока питания очень хорошо подошел горелый источник бесперебойного питания фирмы APC. Из него были изъяты все внутренности. Оставлен только сетевой разъем, выключатель питания и автоматический предохранитель. Крышки были сняты, отмыты от многолетней грязи и покрашены черной аэрозольной краской. Пока они сохли, я занялся установкой на шасси новой начинки.



Усилитель по сути своей представляет из себя схему – модулятор, которая в зависимости от поданного на вход сигнала модулирует напряжение выдаваемое источником питания и подает его на выход на акустические системы. Поэтому качество звучания в очень большой степени зависит от качества источника питания. Есть универсальный принцип -он действует не только в радиотехнике, но среди людей и среди животных. Если ты хочешь, чтобы твоя лошадь, твой работник или твой усилитель хорошо работали, то их надо хорошо кормить. Вот на основываясь на этом принципе и был построен блок питания. В качестве силового выбран унифицированный анодно-накальный трансформатор ТАН-65. Выпрямитель на готовом диодном мостике снятом с неисправного компьютерного блока питания. Электронные фильтры построенные на высоковольтных полевых транзисторах и самое главное – много, много микрофарад для того чтобы был запас по питанию. Электролитические конденсаторы зашунтированы бумажными конденсаторами и от самых ВЧ помех и всплесков, которые сейчас в электрической сети не редкость, поставлены качественные пленочные конденсаторы.
Бумажные конденсаторы марки МБГО 20 мкФ на 500в. Пленочные – К73-11 еще с советским знаком качества. Электролитические конденсаторы марки ВС (бывшие Philips) 8 штук емкостью по 470 мкФ на напряжение 400в.


Первоначально было желание сделать монтаж блока питания на печатной плате, но я не нашел куска фольгированного стеклотекстолита достачного размера и толщины. Детали на нем устанавливаются крупногабаритные, поэтому плата должна быть прочной. Зато был найден подходящий по размерам кусок стеклотекстолита без фольги толщиной 2мм. На нем и было решено собрать всю схему используя навесной монтаж. В нужных местах сверлятся дырки, устанавливаются детали, которые между собой соединяются толстым медным проводом. Я воспользовался проводом диаметром 1.5мм который был смотан со старого трансформатора. При помощи газовой горелки обжег на нем эмалевую изоляцию, потом зачистил до блеска наждачной бумагой и облудил. Внешний вид платы блока питания получился неказистый, зато все надежно и разведено толстым проводом. Цепи накала обоих каналов соединены вместе и на них с источника анодного питания подан положительный потенциал в 80 Вольт, чтобы исключить влияние наводок со стороны накала на катоды радиоламп. Резисторы, с помощью которых сделано это смещение, служат еще и для медленного разряда батареи конденсаторов после отключения источника питания от сети.
Для соединения с усилителем применены старые советские 10 контактные разъемы. После проверки работоспособности блока питания, я прикрутил на шасси свежевыкрашенные крышки, включил блок питания в розетку и оставил во включенном состоянии на пару дней, чтобы электролитические конденсаторы после долгого лежания без дела, прошли формовку и у них уменьшился ток утечки.

Часть 3. Изготовление выходных трансформаторов.

Начинается изготовление усилителя с самой трудоемкой и самой ответственной детали – выходного трансформатора. Для изготовления трансформаторов было взято Железо ШЛ 25х40 Окно 46Х15 после изготовления каркаса габарит для намотки 42х14 мм. Такой сердечник можно найти в унифицированном силовом трансформаторе ОСМ-0.1. Провод у меня, в количестве достаточном для намотки пары трансформаторов, был двух диаметров 0.25 и 0.35мм.
Мой вариант намотки такой:
Первичная обмотка секции по 590 витков проводом 0.25. Каждая секция состоит из 4-х слоев. Последняя 4-я секция содержит 880 витков провода 0.25. Итого 2650 витков. Неодинаковое количество витков в секциях первичной обмотки получилось по банальной причине. Намотав последнюю верхнюю секцию первичной обмотки, я увидел что на каркасе осталось еще место и положил сверху еще 2 слоя обмотки, чтобы не пропадало место в окне трансформатора. Если кто то будет повторять этот вариант намотки, то лучше обмотки разместить более равномерно. Например сделать 2 и 3 секции первичной обмотки состоящими из 5 слоев. В каждый слой у меня вмещалось примерно по 147-148 витков. Вторичная обмотка состоит из 3 секций. В каждой секции 3 слоя провода 0.35. В один слой у меня вмещалось по 97 витков. Итого вторичная обмотка состоит из 9 соединенных параллельно слоев по 97 витков. Трансформатор рассчитывался на нагрузку в 4 Ома. С такой нагрузкой для лампы они имеет Ra равное 3 кОм. В качестве межслойной изоляции использовал бумажный малярный скотч. Межсекционная изоляция – два слоя малярной ленты и между ними фторопластовая лента ФУМ. Намотка трансформаторов заняла больше недели. Я не сильно торопился. Когда выдавалась свободное время на работе, не торопясь мотал 1-2 слоя, тщательно укладывая провод виток к витку. После намотки трансформатора, коммутации обмоток и сборки сердечника я готовый трансформатор сварил в расплавленном парафине.



Тут меня ждала неприятность. Оказывается расплавленный парафин разъедает термоусадочную трубку, в которую у меня были заделаны выводы трансформатора. Обычный хлорвиниловый кембрик в горячем парафине гораздо устойчивей себя ведет. Пришлось с трансформаторов срезать испорченную термоусадку и менять ее на новую.
Затем встала задача сделать для трансформаторов защитные кожухи. В качестве таких кожухов я использовал жестяные коробки от дорогих сигарет Senator. На крышках были закреплены трансформаторы. Для выводов я использовал стеклянные изоляторы снятые со старых конденсаторов МБГО. Они довольно легко отпаиваются от корпуса конденсатора и потом припаиваются на крышку сигаретной коробки. Сами коробки сделаны из тонкой жести и легко деформируются. Для придания им большей жесткости я, предварительно обернув трансформатор слоем упаковочного полиэтилена залил в коробки монтажную пену и закрыл их крышками с трансформаторами. Кожухи приобрели необходимую жесткость.



После покраски трансформаторы выглядят как фирменные. В качестве кожухов можно точно так же использовать и жестяные банки для специй, продающиеся в хозяйственных магазинах.

Часть 4. Монтаж усилителя.

В качестве корпуса для усилителя послужила железная коробка от какого то заводского электротехнического оборудования. На ней были закреплены выходные трансформаторы, ламповые панели, проделаны отверстия для входных и выходных гнезд закреплен переменный резистор регулятор громкости.



Далее в корпус была поставлена плата из текстолита, на которой таким же навесным способом, как и в блоке питания была уже смонтирована большая часть элементов усилителя. Осталось только короткими проводами соединить детали с ламповыми панелями.



Наладка усилителя свелась к контролю напряжений на выводах радиоламп. При правильном и аккуратном монтаже все заработало сразу и без настройки. Схема усилителя и напряжения в контрольных точках. Первоначально в цепи сеток предварительной и выходной ламп стояли антизвонные резисторы номиналом по 750 Ом. Позднее, после консультаций с А. Манаковым, эти резисторы были заменены на проволочные С5-5 номиналом в 10 ом. Эти резисторы представляют собой небольшой дроссель намотанный проводом высокого сопротивления на керамическом основании и тоже очень хорошо гасят ВЧ возбуждение, при этом внося минимум искажений и окраски в звуковой сигнал. Так же по его совету я увеличил номиналы резисторов сеточной утечки.
Схема усилителя:


После проверки режимов по постоянному току можно на вход подключить генератор, на выход осциллограф и измерить параметры усилителя.
Параметры усилителя.
Выходная мощность на нагрузке 4 Ома на частоте 1 кГц составляет 4 Вт. Измерялось непосредственно перед появлением видимого на экране осциллографа ограничения выходного сигнала. Далее я установил на выходе мощность 3Вт и прокрутил генератор по всем диапазонам. Нижнюю границу диапазона по уровню -3 дБ измерить не удалось, т.к. она оказалась ниже чем 17 Гц, на которые способен мой генератор Г3-102. Верхняя граница расположена на частоте 35 кГц.



Теперь можно вместо эквивалентов подключить на выход колонки и начинать слушать музыку. Усилитель получился всеядный. На нем можно слушать и классику и металл. Не буду здесь говорить разные цветистые эпитеты. Скажу только, что по качеству звучания этот усилитель получился лучше всех других ламповых усилителей, которые мне доводилось собирать и слушать. Результат однозначно окупил все материальные и трудовые затраты на его изготовление.



В заключении пара выводов.
Первый – не надо экономить на блоке питания, особенно на микрофарадах в конденсаторах фильтра.
Второй – от качества и тщательности изготовления выходных трансформаторов зависит большая половина успеха в получении качественного результата.
Всем желаю качественного звука и успехов в начинаниях. С уважением Александр. 2010г. г. Ижевск.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации