Бестрансформаторный ламповый усилитель для головных телефонов

Как правило, производители электронной радиоаппаратуры не уделяют должного внимания усилителям для головных телефонов, предполагая, видимо, что слушатель будет использовать головные телефоны лишь для контроля. Предлагаемый усилитель разрабатывался для высококачественных головных телефонов, например - Beyerdynamic DT990 Pro, SennheiserHD580.

В предлагаемом усилителе применено непосредственное подключение нагрузки. Прослушивания выявили, что применение на выходе трансформатора (даже высококачественного) или конденсатора (его емкость приходится выбирать весьма большой) заметно снижает качество звучания головных телефонов. Видимо, они более чувствительны к тем искажениям, которые хорошо маскируются акустикой.

Усилитель состоит из двух каскадов - фазоинверсного и выходного рис.1. Как показали испытания, наиболее удачным вариантом ламп для фазоинверсного каскада являются ЕСС88, неплохие результаты можно получить и с 6Н23П. Для выходного каскада наиболее удачным вариантом оказались 6П18П. Их зарубежные аналоги - EL82 - пока не испытывались. Ближе всего по характеру звука к 6П18П оказались 6П14П, но 6П18П все же предпочтительнее. Лампы 6С19П, 6СЗЗС в этой схеме дают очень грубый звук.

Рис.1. Схема лампового усилителя для головных телефонов

Для получения минимума искажений (то есть оптимального сложения характеристик верхней и нижней лампы при таком двухтактном включении) при данной нагрузке применяется специальный подбор ламп, выбор их режимов и регулировки усиления (номиналов резисторов в анодных цепях) каждого плеча фазоинверсного каскада. Эта операция может быть выполнена, например, какой-либо специальной системой, измеряющей КНИ или (грубо) путем сравнения входного и выходного напряжений усилителя на двухлучевом осциллографе. Такую настройку по приборам желательно сочетать со слуховым контролем.

Сопротивление резистора в “длинном хвосте” фазоинвертора (R7 = 56 кОм) выбрано таким образом, чтобы получить на сетках лампы этого каскада потенциал, близкий к нулю (относительно “земли”). Для контроля и оперативной подстройки тока выходных ламп и установки близкого к нулю потенциала на выходе в усилителе применены магнитоэлектрические приборы, которые при настройке подключаются параллельно R19 и к выходу усилителя. Для удобства оперативной регулировки магнитоэлектрические приборы и подстроечные резисторы цепей смещения выходных ламп размещаются на передней панели. Ток выходных ламп устанавливают равным 30...40 мА резистором R12, контролируя РА1 (вольтметром с пределом измерения 500 мВ) напряжение на R19 - оно должно быть в пределах от 300 до 400 мВ. Как показали испытания, уход потенциала на выходе от нулевого значения (его устанавливают резистором R15, контролируя РА2 - вольтметром с пределами ±2В и нулем посередине) не превышает 0,2 В при непрерывной работе усилителя до нескольких часов.

Блок питания усилителя должен формировать шесть напряжений, поэтому удобно применить для этой цели два одинаковых трансформатора. Напряжения +200В и -200 В нужны для питания анодных цепей. Один источник напряжения -22В (относительно “земли”) питает цели смещения ламп верхнего плеча выходного каскада, другой источник -22 В (относительно шины “-200 В”) питает цепи смещения ламп нижнего плеча выходного каскада. Один источник переменного напряжения 6,3В питает цепи накала ламп верхнего плеча выходного каскада и ламп фазоинверсного каскада, другой аналогичный источник питает только цепи накала ламп нижнего плеча выходного каскада. Выпрямители для напряжений +200 В и -200 В построены по стандартной схеме диодный мост - фильтр C-L-C. При этом желательно применить отдельные дроссели для питания каждого канала. Выпрямители для напряжений -22В тоже построены по стандартной схеме диодный мост - С-фильтр, хотя здесь также имеет смысл применить сглаживающие дроссели.

Конденсаторы фильтра в блоке питания должны быть рассчитаны на напряжение не менее 300В (анодные цепи) и 35 В (цепи смещения выходных ламп), С1 и С6 на 250 В, а С4 на 500 В. Для удобства конденсаторы С2, СЗ и С5 выбраны такими же. Усилитель продемонстрировал хорошую работу с самыми обычными деталями - резисторами МЛТ, конденсаторами МБМ и К50-24. Конечно, имеет смысл попробовать и более качественные компоненты, воспользовавшись рекомендациями по выбору резисторов и конденсаторов [2].

Для защиты головных телефонов от повреждения при переходных процессах или при неисправности усилителя можно применить несложную схему защиты. Один вариант такой схемы состоит из последовательно включенных дросселя и двух стабилитронов, включенных между собой встречно-последовательно. Другой вариант схемы - какая-либо из многочисленных схем защиты громкоговорителей, опубликованных в радиолюбительской периодике. Как правило, такие схемы (удобно делать их с двухполярным питанием - с раздельными цепями, отрабатывающими слишком большой уход в положительные и отрицательные напряжения) состоят из входного каскада на полевых транзисторах (для обеспечения высокого входного сопротивления), каскадов усиления на биполярных транзисторах и реле, подключающих нагрузку к усилителю только в том случае, если у него на выходе нет потенциала, превышающего (по модулю) некоторое значение, например - 5 вольт. Для защиты нагрузки от переходных процессов во время включения и выключения применяется другое реле, переключение которого непосредственно осуществляется тем же двухполярным источником напряжения, который питает схему защиты от превышения потенциала на выходе. Для того, чтобы отключение нагрузки происходило до того момента, как начнет падать анодное напряжение при выключении, а схема защиты от превышения потенциала на выходе начала работать до того момента, как начнет появляться анодное напряжение при включении, конденсаторы фильтра в блоке питания схемы защиты нужно выбирать небольшой емкости.

Тем не менее, в усилителе (в частности, для работы в режиме настройки) полезно использовать переключатель, которым можно было бы переключать выход усилителя на эквивалент нагрузки, а также переключатель, который просто замыкает выход усилителя на “землю”.

Головные телефоны Beyerdynamic DT990 Pro имеют сопротивление 600 Ом, Sennheiser HD580 - 300 Ом. Выходное сопротивление усилителя -100 Ом. Получить меньшее значение выходного сопротивления можно при параллельном включении выходных ламп. Подбор оптимального значения выходного сопротивления для конкретной модели головных телефонов лучше осуществить путем прослушивания.

Выходной каскад построен по двухтактной схеме и работает в режиме класса А. Вообще говоря, его легко превратить в каскад SRPP (Shunt Regulated Push-Pull) или CFDL (Cathode Follower with Dynamic Load), подавая сигнал только на нижнюю или только на верхнюю лампу. Но, как показали испытания, примененный вариант выходного каскада предпочтительнее.

Литература:

1. Сухов Н., Широков В. Лампы и звук: назад в будущее, или новое - это хорошо забытое старое? Радиохобби №4, 1998 г.

2. FAQ по пассивным элементам для High-End аудиотехники. Радиохобби №2, 2000 г.