Leaderboard

Хочу представить вашему вниманию недавно законченный проект. Исходная задача – сделать усилитель на 6П36С, возможно, в псевдотриодном включении. Соответственно, стал вопрос, по какой схеме собирать. Для раскачки триодов, от предварительного усилителя требуется 1) высокое усиление, чтобы обеспечить нужную чувствительность и необходимый запас на введение ООС и, 2) большое неискажённое парафазное напряжение, нужное для раскачки ламп выходного каскада. Поскольку не хочется изобретать велосипед, давайте посмотрим, как это делалось до нас. Первое, что приходит на ум, естественно, классика – The Williamson Amplifier. Даже беглый взгляд на схему говорит, что задача решена «в лоб». Каждый каскад выполняет одну единственную специфическую задачу. Первый усиливает напряжение, второй делает из синфазного сигнала парафазный, третий усиливает его до необходимой амплитуды. Это, естественно, работает. Но, как бы, без инженерного изящества. Обращу ваше внимание на отсутствие переходного конденсатора между первым и вторым каскадами. Сделано это вовсе не из желания сэкономить пару резисторов и конденсатор. Проблема в том, что любая разделительная RC цепочка, по сути, ФНЧ, ниже частоты среза, поворачивает фазу, в пределе до 90º. Это чревато потерей устойчивости. Если в цепь ООС ввести фазовый сдвиг в 180º, то обратная связь, из отрицательной, превращается в положительную. И, при достаточном петлевом усилении, может вызвать самовозбуждение на инфразвуке. По схеме, у нас может быть 4 таких ФНЧ – между 1-м и 2-м каскадами, между 2-м и 3-м, между 3-м и выходным и, наконец, собственно, выходной трансформатор. Достаточно, чтобы каждая цепочка дала по 180º / 4 = 45º сдвига, чтобы ООС превратилась в ПОС. Убрав одну RC цепочку, мы увеличиваем запас по фазе, снижая тем самым, опасность самовозбуждения. Просматривая как то обзор 100 Amplifiers, охватывающий период более 60-ти лет ( к стати, рекомендую. Полезное занятие), наткнулся на схему, обратившую на себя внимание необычной схемотехникой. На первый взгляд кажется, что повторена идеология Williamson’а. – усилитель, фазоинвертор, парафазный усилитель. Ан нет. Боле внимательное рассмотрение показывает, что имеет место два каскада усиления, потом, собственно, фазоинвертор. Он же, драйвер. Особенность схемы – полное отсутствие переходных конденсаторов в предварительном усилителе. Т.е, мы имеем дело, фактически с УПТ. У последних две проблемы – согласование уровней по постоянному напряжению между каскадами и дрейф рабочей точки, вызванный, в первую очередь, нестабильностью питающих напряжений. Первая решена установкой делителей напряжения между каскадами, вторая – цепью ООС по ПТ, стабилизирующей режимы. Но, и в этой «бочке мёда», есть своя ложка «дёгтя»». Это, колоссальное усиление. В отличие от Williamson’а, здесь все три каскада усиливают напряжение. Их общий Ку мог бы достигнуть 9000. Но, «мешают» упомянутые выше делители напряжения. Благодаря им, общий Ку находится, где то, в районе 2000. Но и это много. К сожалению, наличие выходного трансформатора, особенно, если он невысокого качества, ограничивает максимальную глубину ООС. И, этот факт не мог не сказаться на параметрах усилителя. Следствие этого - высокая чувствительность усилителя. Ему над всего 130 мВ на входе, чтобы получить 20 Ватт выхода. Похоже, попытки снизить чувствительность увеличением глубины ООС, натолкнулись на самовозбуждение. Тем не менее, первый вариант драйвера был сделан именно по схеме Brimar VA-12. Для удобства была разработана печатная плата. Однако, быстро выяснилось, что схема не обеспечивает требуемой стабильности режимов при изменении питания, прежде всего, из за наличия стабилитрона в катоде первой лампы. Замена его на резистор, несколько улучшила ситуацию. Но, как говорится, впечатление осталось. Итак, посмотрев, вкратце, что же придумано предшественниками, понимаем, чего бы нам хотелось. Прежде всего, каскад, совмещающий в себе и усилитель и фазоинвертор. И, в дополнение, способный усилить парафазный сигнал. Искать долго не пришлось – это дифференциальный усилитель. Сразу хочу внести ясность в вопрос, чтобы избежать холивара, вызванного толкованием понятий и нюансами терминологтии. Википедия определяет дифференциальный усилитель как Предельно простое и понятное определение. Поэтому, в дальнейшем усилитель, выполненный по приведенной выше схемотехнике я буду называть тем, чем он есть - дифференциальным усилителем. Вне зависимости от номиналов резисторов, стоящих а аноде и катоде. И, в не зависимости от значений входных напряжений. Одно из них, вполне, может равняться нулю. Это никак не влияет на «врождённые» свойства дифференциального усилителя. Примерно, как женщина – она может перекрасить волосы, изменить их длину, сделать другими пропорции отдельных частей тела но, при всех этих изменениях, она останется тем, чем была от рождения – женщиной. То же самое и дифференциальный усилитель. Рождённый дифференциальным, он дифференциальным и живёт. Итак, определившись с терминологией, идём дальше. Рассмотрим дифференциальный усилитель, как преобразователь синфазного сигнала в парафазный. Для этого, как упоминалось выше, достаточно один из входных сигналов принять нулевым. В результате мы получим один из классических варианты фазоинвертора, имеющего, к сожалению, множество имён. Одна и та же схема фазоинвертора у Рамма называется инверсный каскад с катодной связью, у Войшвилло - автобалансный инверсный каскад на лампе с общей сеткой, у "них" - long tale phase splitter. Поэтому, предлагаю не спорить, кто верит в Магомета, кто - в Аллаха, кто - в Исуса, а рассмотреть работу дифкаскада в качестве фазоинвертора. Не секрет, что при подаче сигнала только на один вход, возникает асимметрия схемы. Выходные напряжения плеч будут противоположными по фазе, но разными по амплитуде. Первое полезно, второе – нет.. В любом учебнике можно прочесть, даже с формулами, что асимметрия эта тем меньше, чем выше сопротивление Rк, относительно Rа. Стало быть, нам надо, теми или иными способами, увеличивать Rк. Но, так ли, уж, надо? Как следует из вышеприведенных схем, одним каскадом усиления нам не обойтись. Поэтому, получив парафазный сигнал, логично усиливать его вторым дифференциальным усилителем. Давайте посмотрим, что из этого выйдет. Набросал модель, специально уменьшив общее катодное сопротивление первого дифкаскада, до минимально возможного, исходя из режимов по ПТ. В красных рамочках - напряжения в точках схемы, при подаче на вход 1-го Вольта. Видно, что первый дифкаскад получился реально плохим. Выходные напряжения разнятся почти в 4 раза. Но! О чудо! На выходе второго дифкаскада разница всего в 11%. Получается, второй дифкаскад умудрился, почти идеально, выровнять огрехи первого. Все потенциометры на схеме стоят в среднем положении. Это, к стати, не первый случай в моей ламповой практике, когда пара, по отдельности не очень хороших каскадов, вместе дают вполне замечательный результат. Итак, похоже, нам удалось решить первую часть задачи – преобразовать синфазный сигнал в прарафазный, обеспечив, при этом, достаточно высокое усиление. Осталось решить вторую – получить достаточно высокое напряжение раскачки. В простейшем случае, задача решается повышением питания оконечного каскада. В Williamson’е и Brimar VA-12 используются напряжения в 380 – 450 Вольт. Залезать так высоко, в случае применения на выходе строчных ламп, очень не хочется. В этом случае выручит наличие сравнительно высоковольтного источника отрицательного напряжения, который, всё равно, уже есть. Таким образом, имея анодное питание всего в 300 Вольт, за счёт отрицательного источника имеем требуемые 380 – 400 Вольт для питания драйвера. Ну, и для согласования уровней, как упоминалось выше, используем резистивные делители между каскадами. Поскольку, в отличие от Brimar VA-12, у нас только 2 каскада усиления и его избыток нам не очень грозит, верхние резисторы делителей зашунтированы конденсаторами, устраняющими ослабление делителей по переменному току. Сразу оговорюсь – подобная схемотехника не является каким то особенным эксклюзивом. Похожее можно найти, например, в McIntosh MC275. Вообще, сегодня в ламповой технике, практически невозможно сделать каких либо прорывов. Всё, уже, украдено до нас (© Операция «Ы»). Наша задача – найти лучшее и адаптировать его под конкретный проект. Итак, окончательная схема. Схема проста и особых комментариев не требует. За счёт достаточно больших катодных резисторов первого и драйверного каскадов, режимы устанавливаются автоматически и мало зависят от изменения напряжения питания и экземпляра лампы. Поэтому, никакой дополнительной стабилизации не требуется. Всё, что надо, это установить, с помощью RV1 равенство анодных токов драйверного каскада, для конкретной пары ламп. Не секрет, что половинки одной лампы почти никогда не бывают одинаковыми. Подробнее об этом будет сказано при описании настройки усилителя. Ну, и как некое логическое завершение вступления – параметры Не секрет, что RMAA снимает параметры при уровне в -3 дБ, хотя, при настройке, и требует установки уровня, близкого е нолю. Таким образом, параметры КНИ и шумов измерены при мощности в 12,5 Ватт. Выходная мощность усилителя (специально пишу без эпитетов), при одновременной работе 2-х каналов - 25 Ватт, при КНИ не выше 0,25 - 0,3%.После доработки - 29 Ватт. Чувствительность, при выходной мощности 25 Ватт - 1 Вольт, нагрузка - 4 или 8 Ом, на соответствующих отводах трансформатора. Сзади по три клеммы на канал, для подключения акустики. Выходное сопротивление 0,43 Ома, для выхода 8 Ом и 0,27 Ома, для выхода 4 Ом. Коэффициент демпфирования не менее 14. Для облегчения навигации - ссылки на ключевые моменты темы. 1. Данные трансформаторов. 2. Спектры сигнала 3. Схема выпрямителя. 4. Результаты сравнительных тестов вариантов выходного каскада. 5. АЧХ без входного конденсатора. 6. О выборе и возможной замене ламп. 7. Ещё, о замене. 8. Прослушивание. 9. К вопросу о возможности применения 6П44С. 10. О нелинейных искажениях усилителя и, вообще. 11. Конструкция и печатная плата. 12. Доработка.