Триодный симметричный усилитель без ООС: 6Н2П, 6Н6П, слим-корпус

Привет, датагорцы! Как ни странно, но на создание новой ламповой конструкции меня обычно вдохновляют трансформаторы. Вот и на сей раз собралась довольно интересная подборка.
Во-первых, от какой-то связной техники у меня нашлась парочка трансформаторов на пермаллое Ш12×16.
Во-вторых, друзья подарили пару силовых трансформаторов от какой-то кассовой техники, железо ПЛ25×16, окно 62 мм.
И в завершение попался силовой трансформатор от усилителя «Вега 122С» на железе ПЛ25×20, окно 88 мм.

При сборке я придерживался простых «пофеншуйных» принципов усилителестроения:
1. Наиболее полная симметрия для двухтактного усилителя.
2. Максимально короткий тракт.
3. Полностью триодный усилитель.
4. Отсутствие отрицательной обратной связи.

↑ Схема триодного симметричного усилителя

В результате получилась такая схема:

Как видно из схемы, на входе стоят фазоинверсные трансформаторы, позволяющие получить парафазный сигнал, который далее идет через регулятор громкости на сетку первого каскада. Вторичные полуобмотки зашунтированы дополнительными сопротивлениями для расширения диапазона передачи сигнала.

Поскольку вставал вопрос о регуляторе громкости, для которого требовался счетверенный переменный резистор (а добыть такой трудно, либо дорого), то решено было поставить два сдвоенных линейных переменных сопротивления.

А далее следует драйвер на 6Н2П(ЕВ) и выходные лампы 6Н6П, по два триода (один баллон) в каждом плече.

В усилителе используется фиксированное смещение для выходных ламп. Подобных выходных каскадов на 6Н6П на просторах интернета множество, так что ничего нового я не изобретал.

Благодаря тому, что в усилителе всего два парафазных каскада, в схеме используются два межкаскадных конденсатора.

По такому случаю я отыскал у себя восемь старинных бумаго-маслянных конденсаторов типа КБГ-И 0,05 мкФ на 400 В. Поскольку для нормальных низов такой ёмкости явно было маловато, то я поставил их в параллель.

С конструктивом решил не мудрить, а повторил slim-компоновку своих предыдущих аппаратов. Поскольку высота корпуса в основном определялась размерами трансформаторов (обычно использую горизонтальное расположение ламп), то удалось достичь весьма малой высоты усилителя — 60 мм без учета высоты резиновых ножек.

↑ Печатная плата усилителя

Печатки две, каналы симметричны по компановке. См. раздел «Файлы».
У вас, скорее всего, будет своя плата, а кто-то обойдётся и вообще без неё. Но оттолкнуться можно.

↑ Фото усилителя

Вот картинки того, что получилось в результате.

↑ Изготовление звуковых трансформаторов

Важнейшими элементами подобного усилителя являются трансформаторы. Поэтому рассмотрим детально их изготовление.

↑ Входной звуковой трансформатор

Входной трансформатор очень ответственная деталь. От его характеристик будет зависеть работа всего усилителя, поэтому начнем с описания его намотки и соединения секций обмоток.

Входной трансформатор у меня намотан на пермаллоевом сердечнике Ш12×16. Каркас катушки разделен перегородкой на две половины. Секции вторичной обмотки мотаются в разные стороны для правой и левой половин. Первичная обмотка мотается в одну сторону на всю ширину каркаса. Секции намотаны внавал.
Коэффициент трансформации 1:1.5 + 1.5; Rвх = 50 кОм на 1 кГц; Нижний диапазон от 15-20 Гц.
При правильном соединении секций, верхняя граница диапазона трансформатора выше 30 кГц.

↑ Порядок намотки входного трансформатора

Сначала наматываем 750 витков секции вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ I» внавал и слой изоляции из лакоткани или какого-либо другого изолирующего материала.

Затем снимаем каркас катушки с намоточного приспособления и переворачиваем катушку. Наматываем 750 витков секции вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ II», плюс слой изоляции.

Далее следует экран, представляющий один НЕЗАМКНУТЫЙ виток из медной фольги толщиной 0,08 – 0,1 мм и шириной по ширине каркаса, с припаянным к нему выводом. Далее опять слой изоляции.

Затем, не снимая катушки, мотаем секцию первичной обмотки: 500 витков на «ПОЛОВИНЕ II» и с переходом на «ПОЛОВИНУ I» ещё 500 витков. Таким образом первичная обмотка мотается за один раз без перевертывания каркаса.

Затем опять прокладывается слой изоляции, экран, и снова слой изоляции.

В завершении наматываем 750 витков секции вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ II». Опять снимаем каркас катушки, переворачиваем его и мотаем последнюю секцию вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ I».

Поверх обмоток наматываем 1-2 слоя лакоткани.

↑ Соединение секций и проверка правильности соединений

Соединяем конец первой (внутренней) секции вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ I» с концом второй (внешней) секции вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ II».
И, аналогично, конец первой секции вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ II» с концом второй секции вторичной обмотки на «ПОЛОВИНЕ I».

Соединяем начала вторых секций «ПОЛОВИНЫ I» и «ПОЛОВИНЫ II» между собой. Это будет средняя точка вторичной обмотки. Она соединяется с землей. Также на землю приходят выводы экранов.

Проверку правильности соединений секций можно провести следующим образом. На первичную обмотку подаем со звукового генератора сигнал 1 кГц амплитудой 1 В.
На выходах «+» и «−» вторичной обмотки должны появиться противофазные сигналы амплитудой ~1,5 В.
Если это не так, то необходимо поменять между собой начала и концы вторых (верхних) секций вторичной обмотки.

Как показали измерения, для получения наибольшей полосы пропускания, каждая половина вторичной обмотки должна состоять обязательно из секций на «ПОЛОВИНЕ I» и «ПОЛОВИНЕ II», намотанных в противоположных направлениях!

↑ Эпюры выходных напряжений

Ниже приведены эпюры выходных напряжений на вторичных полу-обмотках для частоты 25 кГц.



Поскольку в качестве регуляторов громкости использованы переменные резисторы номиналом 33 кОм, для уменьшения всплесков напряжения после фронтов сигнала вторичные полуобмотки дополнительно шунтированы сопротивлениями 18 кОм. Эти сопротивления, возможно, можно ещё уменьшить. Главное, чтобы это не привело к уменьшению сигнала на выходе вторичных полуобмоток.

↑ Выходной трансформатор

Выходные трансформаторы несколько проще в изготовлении. Каждый намотан на железе ПЛ25×16 и состоит из двух катушек. На обеих катушках расположены идентичные обмотки.

↑ Порядок намотки выходного трансформатора

Сначала мотается 4-омная секция, содержащая 74 витка провода диаметром 0,53. Лучше использовать провод чуть большего диаметра. Главное, чтобы уместились все витки в один слой и обмотка заняла всё пространство от одного края катушки до другого.

Я в этот раз впервые напоролся на то, что при неполном заполнении слоя, резко падала верхняя граница частотного диапазона воспроизводимых частот (если вторичные обмотки не заполняют всю ширину катушки). Возможно это связано с ухудшением сцепления магнитных потоков первичной и вторичной обмоток.

Затем мотается секция первичной обмотки, состоящая из 750 витков.

За ней следует секция вторичной 8-омной обмотки (добавка к 4-омной обмотке), состоящая из трех проводов указанного диаметра и содержащая 37 витков.

Далее опять мотается секция первичной обмотки 750 витков.

И, наконец, опять 4-омная секция, содержащая 74 витка.

↑ Соединение секций и проверка правильности соединений

Распайку и соединение секций обмоток лучше всего производить следующим образом. Сначала на каждой катушке соединяются в параллель секции по 74 витка (начало с началом, конец с концом).

Далее конец секции из 74 витков соединяется с началом секции из 37 витков. С конца этой секции будет сниматься сигнал для 8-омных динамиков. Это соединение следует произвести только НА ОДНОЙ из катушек!

Затем собирается трансформатор полностью. Далее соединяем начало первой секции первичной обмотки на «Катушке I» с началом ВТОРОЙ секции первичной обмотки на «Катушке II».

И, аналогично, начало первой секции первичной обмотки на «Катушке II» с началом ВТОРОЙ секции первичной обмотки на «Катушке I».

Концы вторых секций первичной обмотки «Катушки I» и «Катушки II» соединяем между собой. Это будет точка подачи анодного напряжения (+300 V).

А концы ПЕРВЫХ секций, соответственно, будут соединяться с анодами выходных ламп (A1 и A2).

На этом этапе желательно произвести проверку. На концы 4-омной секции вторичной обмотки подать небольшой (0,5 В) сигнал от генератора. Общий провод осциллографа соединить с точкой, обозначенной «+300 V». На концах, обозначенных как «А1» и «А2» должны появиться противофазные сигналы достаточно высокой амплитуды.

И, наконец, начала секций вторичных обмоток «Катушки I» следует соединить с концами соответствующих секций вторичных обмоток «Катушки II». А концы секций вторичных обмоток «Катушки I» с началами секций вторичных обмоток «Катушки II».

Следует отметить, что «Катушка I» и «Катушка II» абсолютно одинаковы и, обычно, в трансформаторах, намотанных на ПЛ сердечниках, катушки на сердечнике располагаются так, что одноименные концы обмоток располагаются в одну сторону. Получается, что обмотки на «Катушке I» и «Катушке II» намотаны в разные стороны. Именно поэтому для параллельного соединения обмоток на первой и второй катушках необходимо соединять НАЧАЛО обмотки на «Катушке I» с КОНЦОМ одноименной обмотки на «Катушке II». И, соответственно, КОНЕЦ обмотки на «Катушке I» с НАЧАЛОМ обмотки на «Катушке II».

А для последовательного включения секций требуется соединять, например, НАЧАЛА секций на «Катушке I» и «Катушке II», и суммарное напряжение снимать с КОНЦОВ секций «Катушек I и II».

Так подробно я всё расписал для новичков, ранее не имевших дело с трансформаторами на стержневых сердечниках.

↑ Силовой трансформатор

от «Вега 122С» ПЛ25×20, окно 88 мм. Сетевая обмотка оставлена заводская.

↑ Анодная обмотка

на каждой из катушек содержит 740 витков проводом 0.33 мм. Это количестве витков дает выпрямленное анодное напряжение около 300 В.

При таком напряжение с пары 6Н6П обычно удается получить около 8 Ватт выходной мощности. Но наши же лампы «железные», поэтому на одной половине сделал дополнительную секцию в 250 витков проводом 0.33 мм, что позволило поднять анодное напряжение на 30-40 Вольт и, при желании, немного увеличить выходную мощность.

↑ Накальная обмотка

для накалов всех 6Н6П намотана на одной катушке проводом 1.35 мм и содержит 42 витка. На другой катушке намотана накальная обмотка для 6Н2П и содержит тоже 42 витка проводом 0.95 мм.

Питание накалов входных ламп осуществляется от отдельного выпрямителя. Как оказалось в последствии, от этого выпрямителя можно и отказаться.
На этой же катушке намотана и обмотка для получения напряжения смещения — 130 витков диаметром 0.12 мм.

↑ Настройка усилителя

Настройка усилителя осуществляется тремя потенциометрами. При среднем положении движка резистора 22 кОм переменным резистором 47 кОм выставляем отрицательное напряжение порядка 11 – 14 В на сетках выходных ламп. При этом ток покоя выходного каскада должен находиться в пределах 50-60 мА.

Балансировка выходного каскада осуществляется сопротивлением 22 кОм по нулевому напряжению между анодами выходных ламп.

Балансировка первого каскада на 6Н2П осуществляется сопротивлением 470 Ом, включенным между катодами этой лампы по наблюдению формы сигнала на выходе с помощью осциллографа. Или по минимуму коэффициента нелинейных искажений, измеряемого с помощью программы SpectraLab.

При конструировании усилителя особое внимание стоит обратить на расположение трансформаторов. Желательно разместить их таким образом, чтобы их взаимное влияние было минимальным. В начале я разместил входные трансформаторы на шасси, на котором крепились лампы. Но при таком расположении уровень наводок от сети оказался недопустимо велик. Поэтому пришлось перенести их на основное шасси и развернуть на 90°.

↑ Фактические параметры усилителя

В итоге получился усилитель со следующими параметрами:
Выходная мощность: 8 – 10 Вт на нагрузках 4 или 8 Ом.
Частотный диапазон: 20 Гц – 35 кГц.

↑ Нелинейные искажения + шумы (THD+N)

Измерено программой SpectraLab:

↑ Прослушивание усилителя

К сожалению, произвести полноценное прослушивание с привлечением сторонних квалифицированных ушей не имею возможности.

Прослушивание усилителя производил на своих старых колонках — рупоры TQWT на кинаповских 4А-28. Несмотря на то, что эти динамики 16 Ом, ощущаемого уменьшения громкости из-за несогласованности замечено не было.
Никаких шумов, фона не обнаружено. В целом, разницы с предыдущим усилителем-двухтактом на 6П14П замечено не было, хотя звук показался несколько мягче.

↑ Файлы

Файлы печатных плат (лэйка) и шасси (Корел) усилителя можно посмотреть в прилагаемых файлах.
🎁pcb-lay.7z  108.47 Kb ⇣ 36
🎁shassi-cdr.7z  167.09 Kb ⇣ 23

Уважаемые камрады! Вопросы, пожелания пишите в комментарии.
Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации