Ламповый усилитель с однотактным выходным каскадом

Ламповые усилители с однотактным выходным каскадом пользуются заслуженным признанием у любителей высококачественного звуковоспроизведения. Однако у желающих самостоятельно собрать такое устройство возникают трудности. Обычно используемые западными фирмами выходные триоды малодоступны. Попытки использовать отечественные триоды 6С41С и 6С19П не дали удовлетворительного результата. Желаемое звучание получить не удалось в основном из-за большого коэффициента гармоник указанных ламп в однотактном включении. Как показывает практика, вместо триодов с успехом могут применяться некоторые лучевые тетроды в триодном включении. В описываемом стереофоническом УМЗЧ в выходном каскаде автор применил лампы ГМИ-6, но допустимо использовать более распространенные ГУ-29. У этих ламп совпадает цоколевка. Звучание с лампами ГУ-29, возможно, кому-то даже больше понравится. Основные параметры УМЗЧ на нагрузке с номинальным сопротивлением 8 Ом для сигнала частотой 1000 Гц приведены ниже (в скобках — параметры для ГУ-29). Использованы измеритель искажений ИНИ С6-7, самодельный звуковой генератор с Кг менее 0,06 % и осциллограф С1-91.

Технические характеристики: максимальная выходная мощность - 10(10,8) Вт, номинальная выходная мощность - 4,5 Вт, коэффициент гармоник при номинальной мощности 1,7 (2,2) %, полоса частот при номинальной мощности (по уровню -1 дБ) - 23...46000 Гц, отношение сигнал/фон (невзвешенное) - 72 дБ, скорость нарастания выходного напряжения (Рвых = 4,5 Вт) - 2,5 В/мкс, выходное сопротивление - 2,7 (1,8) Ом, номинальное входное напряжение - 0,5 В.

Мощности усилителя вполне достаточно для озвучивания жилой комнаты, а качество звучания способно удовлетворить взыскательных слушателей. У автора этот УМЗЧ используется с самодельными трехполосными громкоговорителями (чувствительность — около 91 дБ/Вт/м), в которых установлены головки TONSIL GDN25/40, 5ГДШ-3-8 и две изодинамические головки 10ГИ-1.

Схема одного канала УМЗЧ изображена на рис. 1. Можно отметить следующие особенности усилителя: отсутствие общей петли ООС; в предоконечном каскаде применен катодный повторитель, позволяющий лампе выходного каскада работать с током сетки (класс А2) [1].

Мощная лампа ГМИ-6 или ГУ-29 при триодном включении двух параллельно соединяемых тетродов имеет сравнительно высокое внутреннее сопротивление, в выбранной рабочей точке выходной характеристики для ГМИ-6 оно примерно 720 Ом и для ГУ-29 — 460 Ом. В этом случае коэффициент использования анодного напряжения (в режиме А1 — без сеточного тока) при допустимом напряжении питания 240 В для ГМИ-6 (225 В для ГУ-29) составляет всего 0,5...0,55 и выходная мощность не превышает 5...6 Вт. Увеличить этот коэффициент повышением напряжения питания нельзя, так как оно ограничено мощностью рассеяния на экранных сетках, соединенных в триодном включении с анодом. Кроме того, повышение напряжения питания приводит к необходимости увеличения сопротивления анодной нагрузки, что усложняет конструкцию выходного трансформатора. Работа выходного каскада с сеточным током позволяет решить эту проблему и увеличить выходную мощность почти в два раза. Лучший предоконечный каскад для данного случая — трансформаторный. Но межкаскадный трансформатор высокого качества не уступает по сложности выходному, поэтому в предоконечном каскаде было решено применить катодный повторитель с непосредственной связью [2]. График зависимости коэффициента гармонических искажений (Кг) от выходной мощности показан на рис. 2.

Вторые половины ламп VL1 и VL2 использованы во втором канале УМЗЧ.

Детали и конструкция. УМЗЧ собран на плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм размерами 120x160 мм. Чертеж печатных проводников не приводится, поскольку плата практически макетная. В местах установки деталей вырезаны контактные площадки, которые соединяют между собой проводом МГТФ-0,2. Ширина зазоров между площадками должна быть не менее 1,5 мм. Все лампы установлены в керамические панели. В плате под мощными лампами прорезаны отверстия диаметром 17 мм для лучшей вентиляции. Резистор R3, защищающий входной каскад от самовозбуждения, припаян непосредственно к выводу управляющей сетки VL1 на ее панели.

Подстроечный резистор R7 — СПб-1В, но подойдет и СП5-28 из блока сведения лампового цветного телевизора. Постоянные резисторы — МЛТ. Разделительный (С2) и блокировочный (С5) конденсаторы — К71-4, оксидный С1 — фирмы Rubicon или Jamicon. Остальные конденсаторы (блокировочные) могут быть серии К73-16. Выходные разъемы — подходящие винтовые зажимы, например, от старых измерительных приборов. Входные разъемы — байонетные BNC. Они обеспечивают более стабильный контакт, чем обычно используемые "тюльпаны".

О конструкции выходного трансформатора. Для достижения требуемых параметров и качества звучания он был переделан три раза. Магнитопровод — ОЛ 24x50, от трансформатора лампового усилителя "Прибой". В каждом трансформаторе используется только одна катушка. Это позволяет получить малые паразитные параметры, хотя и не минимальное сопротивление обмоток. Обмотки чередуются, это необходимо для получения малой индуктивности рассеяния. Первичная обмотка состоит из трех секций по 440 витков, вторичная — из четырех секций по 78 витков. Сначала нужно намотать на каркас 78 витков в один слой провода ПЭЛ 0,79. Затем накладывают изоляцию из двух слоев кабельной бумаги и 5—6 слоев липкой ленты. Далее наматывают 440 витков провода ПЭВТЛ-2 0,355 виток к витку, с изоляцией между слоями тонкой бумагой. Изолируют секцию описанным выше способом, затем наматывают еще слой вторичной обмотки и т. д. Если предполагается работа усилителя на нагрузку 4 Ом, при изготовлении секций вторичной обмотки нужно сделать отводы от 56-го витка. В готовой катушке секции первичной обмотки соединяют последовательно (всего 1320 витков), вторичной — параллельно. Пропитывать чем-либо катушки не стоит, так как существенно увеличивается паразитная емкость обмоток. Трансформатор необходимо испытать напряжением 1,5 кВ на отсутствие пробоя между обмотками. Выходные трансформаторы монтируют перпендикулярно сетевому, на удалении от дросселей и друг от друга.

УМЗЧ питается от нестабилизированного источника питания, общего для двух каналов. Практика показала, что электромагнитная связь между выходными трансформаторами значительно сильнее ухудшает разделение каналов, чем паразитная связь через общий ИП. Его схема приведена на рис. 3. Сетевой трансформатор Т1 — ТС-270 (желательно с медными обмотками, от старых ламповых телевизоров УЛПЦТ) — необходимо доработать. Для этого нужно разобрать магнитопровод, снять накальные обмотки и намотать на каждую катушку по 130 витков любого обмоточного провода диаметром 0,25— 0,35 мм. Соединенные последовательно они используются для питания выпрямителя -110 В. Накальные обмотки V— VII наматывают снова: по 19 витков ПЭВ-2 1,56 (соединенные последовательно эти обмотки используются для питания подогревателей выходных ламп) и по 19 витков ПЭВ-2 1,05 на каждую катушку. Для снижения электромагнитного излучения трансформатора первичная обмотка включена в сеть целиком (соответствует положению переключателя блока питания телевизора 240 В). Одна из накаль-ных обмоток (V), намотанных проводом 1,05 мм, питает блок задержки подачи анодного напряжения выходных ламп с реле РЭК29 (паспорт ДУЩ4.501.560-04).

Диодный мост выпрямителя, питающего выходные каскады, составлен из диодов КД213А. Они включены по два последовательно в плечо. Для уравнивания обратных напряжений диоды шунтированы резисторами МЛТ-0,5 1 МОм. Дроссели L1 и L2 — Др-0 4-0,34 и Др-5-0,08 от блока питания лампового цветного телевизора. В качестве дросселей L3 и L4 использованы выходные трансформаторы ТВЗ-1 -9 (первичные обмотки). Их следует монтировать подальше от платы усилителя и выходных трансформаторов. Конденсаторы С11, С12 — К50-18; их емкость допустимо снизить до 1000 мкФ.

О налаживании усилителя. Сначала убедившись в правильности монтажа включают УМЗЧ без выходных ламп и с отключенными контактами реле К1 конденсаторами С11, С12. Резистором R6 усилителя устанавливают напряжение смещения выходных ламп равным -15 В. Затем, предварительно выключив питание, подключают конденсаторы и лампы. В блоке питания движок подстроечного резистора R2 устанавливают в среднее положение. Включают блок питания и дают лампам прогреться 5...7 мин. Медленно уменьшая напряжение смещения, ток выходных ламп выставляют равным 0,115 А для ГМИ 6 (0 175 А для ГУ-29). Напряжение на анодах должно быть 238 (225) В. При необходимости его корректируют подстройкой резистора R2. Время задержки подачи анодного напряжения (около 40 с) при заметном отклонении корректируют подбором резистора R9. В случае применения другого реле, возможно, потребуется изменить число витков соответствующей обмотки трансформатора Т1. В связи с тем, что в описываемом УМЗЧ применены высоковольтные конденсаторы, накапливающие энергию 150 Дж каждый, важно соблюдать повышенную аккуратность. Ни в коем случае не замыкайте выводы заряженных конденсаторов; разряжайте их через проволочный резистор сопротивлением 200...300 Ом.

Формовку оксидных конденсаторов целесообразно проводить до монтажа, оставляя их под напряжением не более половины рабочего на 12...15 ч.

1. Ризкин А. А. Основы теории усилительных схем. — М.: Советское радио, 1954.

2. Цыкин Г. С. Электронные усилители. — М.: Гос. издательство литературы по вопросам связи и радио, 1960.