Цель этой статьи – продолжение разговора, начатого в моей статье, опубликованной в журнале «Радиолюбитель» №9 за 2003 год.
В ней было приведено описание и дана схема относительно простого лампового высококачественного однотактного усилителя мощности конструкции А.Манакова.
Судя по отзывам, радиолюбители, построившие этот усилитель, хотели бы продолжить свое знакомство с ламповыми конструкциями, систематизировать свои знания и получить ответы на часто возникающие вопросы.
Для продолжения нашего диалога, давайте вначале поймем, что бы мы хотели получить от усилителя, какие параметры наиболее важны, где и для чего он будет использоваться, каковы затраты на его изготовление и т.д.
Как вы знаете, мир разделен на два противоположных лагеря – с одной стороны поклонники однотактных усилителей, с другой их противники - поклонники двухтактной схемотехники.
Доводы противников однотактных аппаратов основаны на объективных данных. Это маленькая выходная мощность, ограниченный частотный диапазон, высокий уровень искажений и т.д. (более подробно об этом можно прочитать в любой радиолюбительской литературе).
Сторонники однотактников, напротив, указывают на их чисто субъективные качества.
Это музыкальность, прозрачность звучания, мягкость, певучесть и т.д.
Рассмотрим поподробнее основные «за» и «против». Простая логика подсказывает, что мощности чем больше, тем лучше, а искажений соответственно наоборот. Известно, что большая выходная мощность достигается переводом усилителя в режим АВ, а это приводит к росту искажений всех видов. Вы можете мне возразить и примененить отрицательную обратную связь, но хочу сразу сказать, что применение ООС не повысит качества звука (к чему мы в конечном итоге стремимся), а заменит одни искажения другими. Любые посредственные транзисторные усилители легко обеспечивает 50-100 Вт выходной мощности при коэффициенте гармоник порядка 0,003-0,05%, но звучат они плохо. Их звучание лишено окраски, звук плоский, лишенный объема и эмоциональности.
Исследования показали, что акустическая система с чувствительностью 90 Дб и выше совместно с усилителем мощности 5-10 Вт, способна в маленькой комнате (какими в большинстве случаев являются комнаты в наших квартирах) создать звуковое давление соизмеримое со звуковым давлением, создаваемым симфоническим оркестром в концертном зале. Я не поверю тому, кто скажет, что ему нужно еще больше (тут уже и до травм ушей недалеко).
Теперь самое время поговорить об уровне нелинейных искажений. Психоакустики утверждают, что заметность нелинейных искажений на слух для гармоник разного порядка неодинакова. Эксперты не замечают 1% второй гармоники, а обычные люди начинают чувствовать ее примерно с 4-5%. Нужно обязательно сказать и о том, что заметность на слух какой-нибудь гармоники более высшего порядка, пропорциональна квадрату ее номера. Легко можно подсчитать, что 0,1% десятой гармоники и 2,5% второй гармоники, вызовут соизмеримое ухудшение качества звука. Важно и то, что спектральное сочетание плавно спадающих по уровню гармоник (третья за второй, четвертая за третьей и т.д.), для человеческого уха наиболее благозвучно. Вот отсюда и следует неприятный вывод, что приводимые в паспортах аппаратуры сведения об общем уровне нелинейных искажений, без указания спектра этих искажений, ничего не говорят о качестве звучания в целом. Так что не гонитесь за 0,0000…..%, а слушайте и анализируйте.
В любой литературе описаны четыре основных преимущества двухтактных ламповых выходных каскадов:
а) отсутствие постоянного подмагничивания в выходном трансформаторе.
б) увеличенная выходная мощность.
в) компенсация в выходном сигнале четных гармоник.
г) пониженная чувствительность к пульсациям напряжения питания.
Рассмотрим все эти преимущества детально, с учетом современных тенденций развития элементной базы и целями, которые мы преследуем (напомню, качество звука).
Я так же, как и в предыдущем абзаце, буду анализировать
каждый пункт отдельно:
а) постоянное подмагничивание уменьшает индуктивность первичной обмотки и заставляет работать железо по частному циклу гистерезиса, иными словами в режиме с повышенной линейностью, особенно на малых сигналах, без присущей двухтактному режиму ступеньки при переходе через ноль (в литературе часто называют «чистый класс А»). Как вы понимаете, компенсацией уменьшения индуктивности, является увеличение габаритов и веса выходного трансформатора, что вполне нормально (для нас ведь главное – качество звука).
б) мощность легко увеличить, включив несколько ламп параллельно.
в) компенсация четных гармоник, (но нигде не написано, что вследствие этого -
выпячивание нечетных) в силу особенностей нашего слуха, приводит к
субъективному ухудшению качества звука.
г) повышенная чувствительность однотактников к пульсациям легко преодолевается
фильтрацией анодного напряжения
Современные электролиты большой емкости имеют малые размеры и стоимость.
Странное дело, напрашивается неожиданный вывод, что недостатки однотактных усилителей при детальном рассмотрении, оказываются вовсе не недостатками, а достоинствами. Те же, которые остались, легко устраняются путем небольшого увеличения габаритов и веса.
Выбор в любом случае за Вами, уважаемые читатели.
Для меня лично естественно, что усилитель высокого класса, превосходно звучащий и передающий малейшие нюансы звука, имеет приличный вес и габариты. Ни в коем случае, я не против транзисторных усилителей (я их сделал бесчисленное множество), но на сегодняшний день ламповый триод – самый линейный усилительный элемент.
Итак, перехожу к описанию еще одного усилителя мощности, конструкции моего друга А.И.Манакова.
Схема усилителя приведена на рисунке. Как вы видите, она серьезно отличается от схемы в моей предыдущей статье («Радиолюбитель» №9 за 2003 год).
Входной каскад, выполненный на лампе 6Н9С, заслуживает особого внимания. Дело в том, что такое включение лампы обеспечивает одновременное улучшение сразу нескольких очень важных параметров: линейности, широкополосности, стабильности режима, выходного сопротивления, перегрузочной способности и чувствительности к пульсациям анодного напряжения.
Что касается звучания, то такие известные фирмы как Audio Note, Cary Audio Designs, чаще других применяют в своих усилителях в качестве входных или драйверных именно такие каскады. Надеюсь, комментарии излишни.
Называется такой каскад SRPP (Shunt Regulated Push Pull). По-русски название звучит так – каскад с динамической нагрузкой. Вместо резистора анодной нагрузки каскад SRPP имеет в цепи анода второй триод, смещение на сетке которого, задается резистором R4.
При появлении полуволны со знаком «+» на сетке VL1, ток нижнего триода увеличивается, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R4, а это уменьшает ток верхнего триода VL2/1.Анодный ток оказывается более стабильным и зависит от изменения входного сигнала в меньшей степени, чем в обычном каскаде с резистором. Комбинированная нагрузка – триод VL2/1 и резистор R4, по своим свойствам начинает приближаться к источнику стабильного тока. Источник стабильного тока характеризуется высоким внутренним сопротивлением, а триодный каскад тем линейнее, чем выше его сопротивление нагрузки.
Чтобы Вы, уважаемые читатели, лучше поняли суть вопроса, я позволю себе небольшое «лирическое» отступление.
В обычной схеме на триоде повышать сопротивление нагрузки путем простого ее увеличения нельзя, так как пострадают другие, не менее важные параметры. Например, если гнаться за максимальной линейностью, придется повысить величину анодной нагрузки, что будет отрицательно сказываться на ширине полосы частот, динамических свойствах и коэффициенте усиления, который при большом сопротивлении нагрузки начинает уменьшаться, поскольку уменьшается ток покоя и крутизна лампы. Перегрузочная способность каскада при этом тоже падает. Вот и получается парадоксальная вещь: мы платим качеством за линейность, а не наоборот. Не слишком ли большая цена! Идем далее. Очень часто один каскад на триоде не может обеспечить необходимое усиление, приходится ставить второй каскад. С целью получения хорошей динамики лучше всего иметь скромное усиление, уменьшая сопротивление нагрузки и увеличивая ток покоя каскада. И так далее. Этим отступлением, я хотел показать Вам, что основные параметры простого каскада на триоде часто находятся во взаимном противоречии и всегда приходится приходить к согласию между ними.
Итак, возвращаемся к нашему усилителю. Сопротивление нагрузки триода VL1 как бы раздваивается: по постоянному току оно невелико, что обеспечивает нормальный режим работы каскада без увеличения напряжения на аноде, а по переменному намного больше.
Это дает возможность получить больший коэффициент усиления каскада SRPP по сравнению с обычным усилительным каскадом. Как вы видите, выходной сигнал снимается с катода VL2/1 и поэтому выходное сопротивление оказывается значительно ниже. Если такой каскад работает на низкоомную емкостную нагрузку, то можно получить значительный выигрыш и по усилению, и по полосе пропускания.
Лампа 6Н9С, по моему мнению, является одним из лучших отечественных малосигнальных триодов. Вы можете попробовать и другие: 6Н2П, или же при уменьшении коэффициента усиления – 6Н8С, 6Н1П, 6Н23П и т.д.
Выбор опять же за Вами.
Далее сигнал через разделительный конденсатор С1 поступает на оконечный усилитель, выполненный на лампе 6П13С, включенной триодом. Режим лампы устанавливается подбором резистора R6. Ток покоя – на уровне 60-70 mа. Схема оконечного каскада мало чем отличается от схемы в моей предыдущей статье, выполненной на лампе 6П43П.
Выходной трансформатор, да и блок питания можно применить тот же. ТВЗ 1-9 будет несколько маловат для этой лампы, но подобрать железо, рассчитать и намотать выходной трансформатор для многих неразрешимая проблема. Для этой схемы прекрасно подходит выходной трансформатор TW6SE московской фирмы «Аудиоинструмент».
audioinstrument@mail.ru www.audioinstr.h1.ru
Телефон для контакта 8 926 522 28 70 (Романов Александр). Изделия «Аудиоинструмента» хорошего качества и имеют вполне демократичную цену, по сравнению с другими фирмами.
Я уже говорил, какие элементы лучше применять
в усилителе, но вопросы радиолюбителей продолжают поступать регулярно, и приходится
слышать прямо противоположные мнения. Скажу по этому поводу следующее. Типы
элементов, которые были указаны в моей предыдущей статье обеспечивают некий
начальный уровень качества, а дальше – хорошему нет предела.
Вместо переменного (желательно проволочного)
резистора на входе усилителя, можно поставить «ALPS» или применить ступенчатый
аттенюатор.
Конденсатор С1
(К40У-9, К42У-2, ФТ, К77, К78) легко меняется на Multicap RTX, Jensen или Audio Note –
хуже не будет.
В блоке питания используйте доступные Rubicon или Nichicon, из отечественных можно ставить К50-7, К50-26, К50-27, К50-28, К50-30, К50-31. Если поставить вместо них Black Gate, то опять же – хуже не будет.
Не забудьте,
пожалуйста и о том, что от входных сигнальных проводов очень сильно зависит
звучание вашего усилителя в целом. Когда-то в молодые годы, мы использовали
обычный черный двухжильный экранированный кабель, которыми комплектовалась вся
промышленная звуковоспроизводящая аппаратура, и казалось, что все звучит
замечательно. Но когда вы его меняете, например, на Daxx, то никакие эксперты вам не нужны.
Разница в звуке просто радикальная. Важно, конечно, чтобы источник сигнала был
высококачественный. Компьютерный CD-ROM для
этого не годится.
Для монтажа используйте провода достаточного сечения, не допускайте замкнутых контуров. «Земляная» шина (например, медная пластина или толстый провод), соединяется с корпусом усилителя в одной точке, желательно недалеко от входа. Можно для монтажа применить и наш медный обмоточный провод диаметром 0,4-1,0 мм.
В заключение хочу
сказать, что входной каскад SRPP
прекрасно работает и с другими лампами в оконечном каскаде. Нужно лишь
подобрать режимы и применить соответствующий выходной трансформатор. Очень
хороша по звуку лампа 6С4С, можно применить 6П36С увеличив её ток
покоя до 80мА.
Автор схемы, А.Манаков, применяет фиксированное смещение выходной лампы, но я не даю этот вариант схемы, так как нужна дополнительная обмотка в силовом трансформаторе, а это (хоть и незначительно) усложняет конструкцию. По мнению автора схемы, фиксированное смещение улучшает артикуляцию в басовом регистре при воспроизведении рока, джаза, классики. Выбор опять же за вами.
Сделайте этот усилитель, и вы будете вознаграждены его естественным звучанием.
С уважением, Вадим Пузанов, г.Брянск.
