Универсальный ламповый предварительный усилитель на 6Н23П

В статье я попробовал передать некоторый опыт построения универсального предварительного усилителя на лампах.
Почему на лампах? Потому, что данная конструкция изначально предполагала совместную работу в составе лампового аудиокомплекса, в который помимо него должны войти два ламповых моноблока (однотактные, 6Э5П + ГУ-50).
Моноблоки пока еще не готовы, но при проведении испытательных прослушиваний был использован аналогичный по составу интегральный стереоусилитель, показавший совместно неплохие результаты.
В конечном итоге, все упирается в акустические системы. Чем выше их качество, тем меньшее надо вмешиваться в звуковой тракт.
Хорошо настроенный и правильно сделанный усилитель (не обязательно ламповый), совместно с добротной акустикой, не требует применения различного рода «улучшайзеров» и «оптимайзеров» (ИМХО). Это в идеале.
Ну, а что делать с нашими малогабаритными комнатами, ограниченными финансовыми средствами (у большинства, я думаю), когда все равно хочется не просто послушать любимую музыку, но и получить определенную дозу адреналина и прочувствовать драйв? 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

Ну, а как быть с тонкомпенсацией? Тем более  в «меру»? Опять же обращаемся к классике, «Железный Шихман».
Этот рисунок можно обнаружить не на одном десятке отечественных и зарубежных сайтов.
Смотрим:


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

Использован силовой трансформатор ТАН-1 127/220-50.Анодное напряжение получено путем схемы удвоения и никаких характерных особенностей не имеет.
Напряжение накала стабилизировано, от него же запитаны герконы и цепи индикации включенного источника сигнала, а также цепь задержки включения высокого напряжения (приблизительно на 40 сек.), собранная на регулируемом стабилитроне SR1, транзисторе Т2, реле RL1 (РЭС-48 паспорт РС 4.590.204, 6 Вольт, 42 ом) и времязадающих элементах R5C9. Для нормальной работы схемы задержки, конденсатор С9 должен быть с малым током утечки, здесь он составлен из двух, включенных параллельно танталовых электролитов еще советского производства. Диод D13 — разрядный, позволяет быстро восстановить работоспособность схемы задержки после выключения 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 —

с тыльной стороны передней панели:


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

Все внутренности видны на фото:





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

Ниже привожу чертежи печатных плат с указанием установленных на них радиоэлементов.

↑ Файлы

Для самоделкиных-любителей, умелых рук мастеров и профессионалов, имеющих необходимый парк станков, привожу чертежи элементов конструкции корпуса. Может кому пригодится.
🎁yelementy-konstrukcii.rar  244.91 Kb ⇣ 266

#26/01/2021 Камрад Олег (Sema69) прислал файл ПП в lay, автор неизвестен.
🎁lampovyj-pred.zip  48.17 Kb ⇣ 61


#09/02/2021 От Игоря (Datagor): перечертил ПП блока питания по картинке автора, устранил замеченные ошибки, сделал красиво ?

🎁2021-dep1499-bp-lampovogo-preda.zip  15.11 Kb ⇣ 38

↑ Полезные ссылки

1. А. Манаков. Темброблок для лампового усилителя
2. The Morgan Jones Mini Tube Headphone Amplifier
3. А. Шихатов. Тонкомпенсированные регуляторы громкости
4. Е. Москатов. Программа для расчета темброблоков

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации