Мощный однотактный ламповый аудиоусилитель на ГУ-50

Лампа ГУ-50 разработана в 30-х годах прошлого века в Германии под названием LS50. Сделана в лучших традициях немецкого качества и надежности. Про нее говорят, что ее можно или разбить или потерять. Другими способами вывести ее из строя очень и очень трудно. По этой причине эта лампа очень пришлась по вкусу военным связистам.

Быстро лампа LS50 была один в один скопирована всеми ведущими производителями электровакуумных приборов и выпускается до сих пор.

Достаточно широкое применение она нашла и в звуковой технике.
В Сети можно найти множество вариантов схем усилителей, где на выходе установлены эти лампы.
Я предлагаю вашему вниманию датагорский однотактный усилитель на лампе ГУ-50. Наш вариант. Кому-то выходная мощность в 10 Вт на канал покажется до смешного малой, но для однотактного лампового усилителя это очень серьезная цифра.
Поверьте, даже на половине уровня в обычной комнате усилитель звучит на самом деле ОЧЕНЬ громко.

↑ С чего начать?

С чего начинается изготовление лампового усилителя? У кого как, а у меня первоосновой усилителя (в виде законченной конструкции) обычно бывает корпус. Тут тоже началось все с него.
Я нарисовал от руки эскиз коробки с требуемыми мне размерами (430х280х80мм) и трех кожухов под трансформаторы размером 120х120х110мм и заказал изготовление у друга из местной фирмы металлоизделий.
Корпус мне сделали на совесть. Загнули и сварили его из 2мм стали. Я потом не раз поминал друга «добрыми» словами, когда резал и сверлил отверстия для крепежа ламп, трансформаторов, разъемов и т.п. Вот так корпус выглядел на момент примерки на него ламповых панелей и трансформаторов.

↑ Трансформаторы выходные

Вторая основная часть усилителя это трансформаторы: пара выходных и силовой. Для изготовления выходных трансформаторов я разобрал и размотал пару одинаковых по размеру трансформаторов от компьютерных источников бесперебойного питания от знаменитой фирмы АРС.

В результате получается трансформатор, обеспечивающий анодную нагрузку 4.5 ком и выходы для подключения динамиков сопротивлением 4 и 8 Ом.

Для того чтобы обеспечить одинаковость параметров выходных трансформаторов я разделил пластинки сердечников поровну и потом равномерно их перемешал. Пластинка от одного трансформатора, пластинка от другого и так далее. Так можно быть уверенным, что у обоих сердечников будут абсолютно одинаковые параметры.

В трансформатор вводится немагнитный зазор 0.15мм между «Ш» пластинами и «I» перемычками.
После сборки трансформатора он примерно на час опускается в кастрюлю с расплавленным парафином, для того чтобы как следует пропитался.

↑ Трансформатор силовой

Силовой трансформатор сделан на основе сердечника Ш40х40. Расчет его производился в программе Power Trans
Все необходимые данные для намотки можно видеть в окне программы.

Для силового трансформатора подойдет практически любой трансформатор с габаритной мощностью не менее 150 Вт. Можно использовать силовые трансформаторы от ламповых телевизоров типа ТСШ170 или ТС180. С них надо убрать все вторичные обмотки и намотать новые, чтобы получить требуемые напряжения.

↑ Схема и наладка

А теперь перейдем непосредственно к схеме.

Выходная лампа включена пентодом. На вторую сетку подается постоянное напряжение в 255 Вольт, которое снимается с отвода от основной анодной обмотки, выпрямляется диодом а затем сглаживается конденсаторами и дросселем. Это позволяет повысить выходную мощность усилителя.

Смещение фиксированное. Отрицательный потенциал на первую сетку подается от отдельного выпрямителя с БП. Регуляторы смещения выведены под отвертку на верхнюю панель усилителя позади выходных ламп, чтобы можно было устанавливать режим ГУ-50 не разбирая усилитель.

На переднюю панель выведены 2 индикатора. Сначала хотел их, как принято, заставить дергаться в такт музыке, но потом на них вывел индикацию току покоя выходных ламп. Заход в красный сектор – это перегрузка выходных ламп по мощности рассеивания на аноде.

Настройка выходного каскада (например, после замены лампы) сводится к простому подкручиванию регуляторов и установки стрелки чуть-чуть не доходя до красного сектора. На самом деле, при первоначальной настройке я измерял напряжение на катодном резисторе лампы ГУ-50 при помощи цифрового тестера. Установил ток покоя 90 мА и потом подстроил балластный резистор индикатора, так чтобы он показал на индикаторе нужное значение.

Катодный резистор в выходном каскаде выбран номиналом 10 Ом. Это позволяет более точно подстраивать режим. Второе его назначение это создание небольшой ООС которая повышает устойчивость выходного каскада от возбуждения на высокой частоте. По этой причине резистор в катод выбран марки С5-5-5Вт. Это проволочный резистор для токов высокой частоты он кроме всего работает еще и как индуктивность снижая усиление лампы на частотах выше нескольких мегагерц.

Лампы – приборы высокочастотные. Даже считающаяся низкочастотной звуковой лампа 6Н2П запросто может генерировать сигнал частотой 50-80 МГц, а лампы специально созданные для работы на ВЧ легко справляются с несколькими сотнями мегагерц. Поэтому при монтаже усилителя обращаем внимание на монтаж.

В первом каскаде использована лампа 6Ж4. Это тоже пентод, но включен в триодном режиме. Работает тоже с фиксированным смещением, которое создается стабилитроном КС133А. Кому не нравится такой вариант включения, могут смело использовать батарейку типа CR2032 (такие стоят на материнских платах) или же в катод поставить резистор сопротивлением 330-360 Ом и зашунтировать его конденсатором емкостью не менее 3тыс мкФ. Это даст широкое поле для экспериментов по подбору емкости и типа шунтирующего конденсатора и типу используемого резистора. Будет чем заняться длинными зимними вечерами.

После первого включения и настройки режима выходного каскада немного послушал музыку. Гудение по низким частотам и немного крикливая резкая середина. Мне не понравилось. Хотя по осциллографу с генератором все правильно и красиво. На рисунке сигнал на выходе, когда уже начинается ограничение. Оно симметричное сверху и снизу. Мощность на выходе при этом 10 Вт на нагрузке 8 Ом.


Стал разбираться, в чем дело. Измерил выходное сопротивление усилителя. Для этого измерил амплитуду выходного сигнала усилителя без нагрузки и с номинальной нагрузкой. Дальше по простой формуле:


Где Rн – сопротивление нагрузки, Uxx – напряжение на выходе на холостом ходу, Urн – напряжение на выходе при подключенной нагрузке.

Получил выходное сопротивление усилителя примерно 30 Ом и это при акустике сопротивлением 8 Ом. Пришлось исправлять положение введением небольшой ООС. Обратная связь образована двумя резисторами R7 и R8. После введения ОС выходное сопротивление упало до 2 Ом на выходе «4 Ома», и до 4 Ом на выходе «8 Ом».
Это самым лучшим образом сказалось на звуке. Бас стал четким. Ушла резкость и крикливость из СЧ диапазона.

↑ Использованные детали и монтаж

Несколько слов об использованных деталях. Резисторы ПТМН, С2-29 в цепи сигнала. Остальные ОСМЛТ, какие были под руками. Конденсаторы в источнике питания Nippon Chemi-Con на номинальное напряжение не ниже 450 Вольт. Это достаточно качественные конденсаторы, для которых не потребовалось шунтирование пленкой/бумагой, хотя никто не запрещает это сделать. Бумагу маслом не испортишь, как говорят бывалые ламповики.

Монтаж усилителя полностью навесной. Сначала на отдельном металлическом шасси собран блок питания. Это шасси после проверки закреплено внутри корпуса. Чтобы не сверлить лишних отверстий БП крепится на те же винты, которыми крепятся силовой и выходные трансформаторы.

Дроссели в БП на питание оконечного каскада взяты стандартные Др2-ЛМ от ламповых телевизоров. Дроссель для стабилизации экранных сеток тоже унифицированный Д36-20-0.05. Вместо железных дросселей можно использовать сглаживающие фильтры на полевых транзисторах - так называемые «электронные дроссели». Я взял то, что было в наличии в тумбочке.

После установки распайки БП монтируется собственно сам усилитель. На винты, которыми закреплены ламповые панели прикручиваются изолирующие стойки и к ним паяю толстый медный одножильный провод – земляная шина. В дальнейшем все остальные детали паяются непосредственно на лепестки ламповых панелей и к этой шине, где требуется. Вот так выглядит со стороны подвала собранный усилитель.


После завершения монтажа ставим усилитель с головы на ноги, подключаем акустику, источник сигнала и можно начинать слушать. Вот так выглядит готовый усилитель. Вид слегка «ТАНковый» любителям гламура может и не понравится. Вес, кстати, тоже соответствует – больше 20 кг. Можно использовать для утренней разминки, а чтобы было удобнее за него браться, на него установлены пара крепких железных рукояток.

↑ Ссылки

Электронный фильтр (дроссель) - альтернатива дросселю в БП ламповой техники
Радиолампа ГУ-50: генераторный лучевой пентод

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации