strona główna

                                   www.skarabo.net        

skarabo.net

moje projekty >> projekty lampowe > prosty wzmacniacz Push-Pull

moje projekty  >> projekty lampowe >
  I preamp Mini I preamp 1/2 I preamp Nr 1 I preamp Nr 2 i 3 I preamp RIAA I bufor I słuchawkowy OTL I gitarowiec I wzmacniacz SE I wzmacniacz PP I triodowiec I  
triodowy słuchawkowiec OTL I wzmacniacz PP, klasa A I


Wzmacniacz mocy Push-Pull

Wzmacniacze lampowe mają wiele ograniczeń. Zniekształcają dźwięk, jeżeli przekręcimy potencjometr zbyt daleko, a nie zawsze potężny bas, zadowoli miłośnika mocnego uderzenia. Niektóre mają moc tak niską, że do słuchania trzeba używać specjalnych, wysokosprawnych głośników tubowych. Wymagają solidnych transformatorów wyjściowych, które są ciężkie i kosztowne. Same lampy są mniej trwałe niż tranzystor, a ich parametry pogarszają się w trakcie używania tak, że musimy je wymieniać co kilka lat. Łatwo je uszkodzić, a koszt wymiany lamp jest niebagatelny. I do tego wzmacniacze lampowe są drogie.
Wzmacniacze tranzystorowe mogą być bardzo tanie, nie starzeją się, rzadko się psują. Nie pobierają monstrualnych ilości coraz droższego prądu. Nie trzeba czekać godzinami aż będzie je można użytkować, bo "lampy się jeszcze nie wygrzały". Dlatego podbiły świat.
Ale wzmacniacze lampowe nie odeszły w zapomnienie. Wręcz przeciwnie, zdobywają wielu nowych entuzjastów. Dobrze zbudowany wzmacniacz lampowy daje łagodny, pełen szczegółów, a jednocześnie dynamiczny dźwięk. Pięknie wyeksponowany wokal pozwala na prawie doskonałą iluzję obecności artysty w pokoju. Do tego ciepło żarzące się lampy powodują, iż wzmacniacz staje się bardziej „przyjazny” niż bezduszne, choć technicznie doskonałe tranzystorowce.

Oczywiście nie wszystkie wzmacniacze lampowe mają te cechy. Wiele z nich gra zupełnie przeciętnie, a ich jedyną zaletą jest to, że są lampowe. Ponadto sam, nawet najlepszy wzmacniacz nie zapewni idealnego dźwięku. Do tego potrzebny jest jeszcze dobry odtwarzacz, świetne kolumny głośnikowe i doskonale nagrana płyta, a muzyki słuchamy w pokoju o prawidłowej akustyce.

Czy nasz wzmacniacz będzie miał wszystkie najlepsze cechy lampowca? Zapewne nie, lecz gdy zbudujemy go starannie, z dobrych elementów, to porównując do większości popularnych wzmacniaczy tranzystorowych, różnica w jakości dźwięku może być zaskakująco duża i to na korzyść lampowca.
Czy trudno jest zbudować samemu wzmacniacz lampowy? Dla elektronika z pewnym doświadczeniem, nie. Ale, żeby był to wzmacniacz dobrej jakości, musimy być przygotowani na pokonanie wielu problemów nie tylko technicznych ale i finansowych, bowiem koszt wzmacniacza jest dużo wyższy niż zbudowanego na tranzystorach.

Proponowany przeze mnie wzmacniacz nie oszałamia mocą. Teoretycznie 2 x 15 -17W mocy ciągłej (RMS), w trybie pentodowym, praktycznie około 10-12 W, co zapewne nie jest szczytem marzeń młodego (najczęściej) konstruktora. Ale te 10-12 W mocy ciągłej (sinus),  przy skutecznych kolumnach, dostarczy wystarczającą ilość decybeli by nagłośnić 20-to metrowy nawet pokój. I zrobi to równie dobrze jak 50-watowy tranzystorowiec!
Wzmacniacz jedynie może nie zadowolić miłośników potężnego basu i 100-decybelowego natężenia dźwięku.

Wzmacniacze audio

Większość z Was zapewne zna budowę wzmacniaczy tranzystorowych. Wzmacniacze lampowe zasadniczo nie różnią się zasadą działania od wzmacniaczy tranzystorowych, natomiast znacznie różnią się rozwiązaniami technicznymi.
Proponowany przeze mnie wzmacniacz składa się z dwóch stopni – przedwzmacniacza i odwracacza fazy jednocześnie,  pracujących w klasie A, oraz stopnia mocy w układzie przeciwsobnym (PP, Push-Pull) pracującego w klasie AB. Sygnał wyjściowy, w przeciwieństwie do wzmacniaczy tranzystorowych ma wysokie napięcie przy niewielkim prądzie, dlatego aby wysterować niskoomowe kolumny musi być użyty transformator wyjściowy. 
Lampy wyjściowe i transformator mogą pracować w dwóch trybach :pentodowym lub ultralinearnym.

Opis schematu

Przedwzmacniacz i odwracacz fazy

Sygnał z wejścia wzmacniacza, przez potencjometr P, kondensator separujący C1 i rezystor R1 podawany jest na siatkę triody L1. 
Kondensator C1 stosujemy opcjonalnie, gdy źródło sygnału na wyjściu nie ma kondensatora separującego. Kondensatora C1 na  płytce drukowanej nie uwzględniłem.

Lampa tworzy typowy wzmacniacz oporowy pracujący w układzie wspólnej katody. Po wzmocnieniu, przez kondensator separujący C8 podawany jest na siatkę pierwszą pentody mocy L4. Rezystory R3, R4 i R2 ustalają polaryzację siatki lampy L1.

Ale jak pamiętamy, wzmacniacz mocy pracuje w trybie PP gdzie sygnał musi być podawany na poszczególne lampy mocy odwrócony w fazie. By odwrócić sygnał i podać go na siatkę drugiej lampy mocy (L3), musimy użyć układu odwracającego. Można to zrobić wieloma sposobami, ja zastosowałem ciekawy układ zwany „samosymetryzującym”, czasem "huśtawką" lub "kołyską". 


Układ ten tworzą obie triody L1 i L2. Lampa druga, L2 objęta jest głębokim, ujemnym sprzężeniem zwrotnym w układzie równoległym, poprzez rezystory R6, R7 i kondensator C5. Jeżeli R6 i R7 są równe, na siatkę lampy L2 podawany jest sygnał z anod obu lamp z prawie jednakowym, wynoszącym około ½, współczynnikiem podziału. Dla osiągnięcia idealnej symetrii, rezystor R7 powinien mieć o 10-15% większą wartość od rezystora R6. Lampa L2 nie wzmacnia sygnału – jej wzmocnienie wynosi 1.
Odwrócony o 1800 sygnał zasila przez kondensator C7 lampę L3. Rezystory R10 i R9 ustalają polaryzację siatki lampy L2. Rezystory R1 i R8 w obwodzie siatek lamp zapobiegają wzbudzaniu się wzmacniacza.
Ponieważ w bańce ECC83 znajdują się dwie triody, tak więc do zbudowania przedwzmacniacza/odwracacza wystarczy jedna lampa.
Ze względu na istniejące sprzężenie zwrotne układ wnosi małe zniekształcenia w szerokim paśmie częstotliwości. Układ ten ma duże wzmocnienie dochodzące do 60 razy. Do wad należy wrażliwość na przesterowanie, dlatego potencjometru głośności nie należy podkręcać na maksimum. Napięcie wejściowe nie powinno przekraczać napięcia polaryzacji siatki lampy L1 ( ok.1,3V).
W konstrukcji założyłem, że wzmacniacz będzie zasilany z odtwarzacza CD czy DVD, które mają wysoki poziom sygnału wejściowego. Ponieważ wzmacniacz ma duże wzmocnienie, można było zrezygnować z dodatkowego stopnia wzmacniającego, co znacznie uprościło konstrukcję.

Stopień mocy

Stopień mocy zrealizowany jest za pomocą dwóch pentod mocy EL 84 pracujących w układzie przeciwsobnym (PP, push-pull). Z tych lamp, w układzie PP teoretycznie można „wycisnąć” 15-17 W mocy ciągłej (sinus), lecz praktycznie, przy zastosowaniu trybu „ultralinear” i globalnego sprzężenia zwrotnego będzie to  ok. 7-10 W mocy ciągłej RMS. Ostateczna moc zależeć będzie od prądu podkładu lamp mocy i napięcia zasilania.
Odwrócony w fazie sygnał z odwracacza fazy (inwertera) przez kondensatory separujące C7 i C8 steruje siatki pierwsze (S1) pentod L3, L4. Wzmocniony na poszczególnych lampach sygnał, z anod lamp mocy podawany są na uzwojenia anodowe transformatora TG, gdzie jest sumowany. Na uzwojeniu wtórnym transformatora dzięki odpowiedniej przekładni, pojawia się sygnał o niskim napięciu a wysokim natężeniu, może więc wysterować głośniki.
Zasilanie lamp podawane jest na środkowy odczep uzwojenia pierwotnego.

Ten wzmacniacz pracuje w trybie ultralinearnym (UL), czyli siatki drugie lamp (S2) połączone są z odczepami transformatora O1 i O2.
Jeżeli w naszym transformatorze nie ma tych odczepów, lub chcemy uzyskać większą moc wzmacniacza, należy przełączyć wzmacniacz w tryb pentodowy. Rysunek i opis postępowania podaję poniżej, z dziale "Zmiany i ulepszenia".

Rezystory R16, R17 oraz R12, R13 ustalają polaryzację pierwszych siatek lamp L3, L4. Rezystory w obwodach siatek (R14, R15) zapobiegają wzbudzaniu się wzmacniacza.

Sprzężenie zwrotne

Ujemne sprzężenie zwrotne we wzmacniaczach spełnia ważną rolę. Powoduje wprawdzie spadek wzmocnienia, ale maleją zakłócenia, poprawia się liniowość wzmacniacza, poszerza pasmo przenoszenia. Wzmacniacz staje się mniej wrażliwy na zmianę parametrów elementów elektronicznych związanych z ich starzeniem czy zmianą zasilania. Poprawia się także współczynnik tłumienia wzmacniacza. Te zalety powodują iż ujemne sprzężenie zwrotne jest powszechnie stosowane. Wadami, oprócz wspomnianego spadku wzmocnienia, zależnego od głębokości sprzężenia, są przesunięcia fazowe sygnału.
Wzmacniacz ten jest objęty globalną pętlą sprzężenia zwrotnego. Część sygnału pobierana jest z wyjścia głośnikowego transformatora i podawana do dzielnika rezystorowego R3, R4 wejściowej lampy L1. Głębokość sprzężenia ustalana jest za pomocą wartości rezystora R 21. Im większa jego wartość, tym mniejsze sprzężenie. Warto poeksperymentować z różnymi wartościami R21, sprawdzając jak głębokość sprzężenia wpływa na dźwięk. Trzeba jednak pamiętać, iż głębsze sprzężenie zmniejsza znacznie moc oddawaną przez wzmacniacz. Nie należy także stosować zbyt skrajnych wartości, ponieważ wzmacniacz może stać się niestabilny. Jak prawidłowo podłączyć uzwojenie wtórne podaję w dalszej części artykułu.
Jeżeli kanały wzmacniacza mają różne wzmocnienie, można zmieniając wartość R21 doprowadzić je do jednakowej wartości. Podczas pomiarów stosujemy potencjometr 50k zamiast rezystora a po ustaleniu wartości wlutowujemy odpowiedni rezystor.
Kondensator C9 o pojemności 50-100 pF poprawia charakterystykę fazową. Podczas prób należy obserwować sygnał prostokątny na oscyloskopie i dobrać taką wartość C9, by wyrównały się oscylacje sygnału prostokątnego widocznego na ekranie oscyloskopu.

Lampy

Do budowy wzmacniacza (1 kanał) użyłem dwóch typów lamp: w przedwzmacniaczu i odwracaczu fazy podwójne triody małej mocy ECC83 (12AX7), natomiast wzmacniacz mocy tworzą dwie pary (para lamp w jednym kanale), pracujące w układzie przeciwsobnym pentody mocy EL84. Doskonałym zamiennikiem są rosyjskie odpowiedniki - 6P14P. 

Więcej danych na temat parametrów lamp oraz ich charakterystyki znajdziecie na stronie internetowej: www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/index.html. (Rys z lewej - schemat wyprowadzeń lamp - widok od dołu lampy)

Transformator głośnikowy

By uzyskać dobre parametry wzmacniacza, szerokie i równe pasmo przenoszenia, niskie zniekształcenia, należy zastosować dobrej jakości transformator głośnikowy. Musi być on wykonany z odpowiednich blach, o dużym przekroju rdzenia i nawinięty w odpowiedni sposób.
Użycie nieodpowiednich blach powoduje większe straty w rdzeniu, a zbyt mały przekrój ogranicza niższe częstotliwości. Aby wzmacniacz przenosił wysokie częstotliwości w szerokim zakresie, uzwojenie tak pierwotne (anodowe) jak i wtórne – wyjściowe – powinno być podzielone na wiele sekcji, odpowiednio nawiniętych. Wysokie napięcia z kolei wymagają stosowania odpornych na przebicie przekładek izolacyjnych. Wszystko to powoduje, iż transformatory głośnikowe są ciężkie, duże i drogie, a nawinięcia podejmują się tylko doświadczeni elektronicy.
Nie podaję sposobu w jaki można nawinąć transformator, zainteresowani znajdą materiały na ten temat w Internecie.
Ja zakupiłem transformatory gotowe. 
Podczas zamówienia należy podać, iż ma to być transformator głośnikowy do wzmacniacza Hi-Fi, push-pull, pracującego w trybie ultralinear dla 2 lamp EL 84. Ponieważ ważne jest aby dopasować impedancję wyjścia transformatora należy podać impedancję posiadanych kolumn (4 lub 8 omów), lub przyjąć w miarę uniwersalną impedancję 6 omów.
Można wybrać gotowy model z oferty o parametrach podanych powyżej. Oczywiście potrzebne będą dwa transformatory głośnikowe. 
Jednocześnie możemy zamówić transformator sieciowy o parametrach podanych poniżej.

Zasilacz

Transformator zasilający

Transformator zasilający o mocy ok. 100 W i powinien posiadać uzwojenia dające napięcie anodowe 230-250V/0,3A i żarzenia 6,3V/4,5A.
Można użyć transformatora na rdzeniu EI jak i toroidalny. Transformator toroidalny ma mniejsze wymiary, większą wydajność prądową a jego zakłócające pole magnetyczne ma mniejszy zasięg.

Schemat zasilacza

Napięcie anodowe uzyskuje się z wysokonapięciowego wyjścia wtórnego transformatora (~230-250V), które po wyprostowaniu i odfiltrowaniu podawane jest na anody lamp. 
Napięciem Vs1 zasilane są pentody mocy i przedwzmacniacz. Pojemności filtrujące nie muszą być aż tak duże, ale większa pojemność powoduje że wyraźniej zmniejszają się zakłócenia, a wzmacniacz lepiej sobie radzi podczas obciążenia mocnymi sygnałami.
Rezystory R24 i R25 powinny posiadać moc przynajmniej 5 W i należy je dobrać doświadczalnie tak, aby napięcie na wyjściu Vs1, po rozgrzaniu się lamp (po ok. 10 min.) było 300 V. Rezystory te mocno się grzeją, dlatego powinny być przylutowane wysoko nad płytką (4-5cm) i odsunięte od kondensatorów elektrolitycznych.
Ponieważ, dla trwałości lamp niekorzystne jest podawanie pełnego napięcia anodowego na nie rozgrzane lampy, zastosowałem podwójny przełącznik W2, którym należy włączać napięcie anodowe po 30-40 sekundach od włączenia wzmacniacza. Podczas wyłączania wzmacniacza postępujemy odwrotnie – najpierw wyłączamy napięcie anodowe, a kiedy kondensatory w zasilaczu rozładują się (20-30 sek.), wyłączamy wzmacniacz. Oczywiście możesz zautomatyzować włączanie napięcia stosując timer z przekaźnikiem przystosowanym do przełączania wysokich napięć. Druga sekcja wyłącznika W2 służy do włączania diody elektroluminescencyjnej sygnalizującej gotowość pracy wzmacniacza. Można użyć podwójnej, dwukolorowej diody.

Żarzenie
Żarzenie lamp odbywa się za pomocą oddzielnego uzwojenia transformatora o napięciu 6,3V. Transformator powinien zapewnić 3-4A prądu żarzenia.
Lampy mocy zasilane są bezpośrednio z transformatora napięciem zmiennym. 
Występujący czasami niewielki przydźwięk można próbować zmniejszyć do minimum za pomocą symetryzacji rezystorami R27, R28.

Połączenie elementów wzmacniacza

Niestety, nie wszystkie elementy wzmacniacza można umieści na płytkach drukowanych. Zasilacz, transformatory, muszą być umieszczone w różnych miejscach obudowy i połączone z płytkami za pomocą przewodów. Tych połączeń jest sporo i należy je dokonać uważnie,  by nie pomylić ich kolejności. Wszędzie gdzie to możliwe połączeń dokonujemy za pomocą skrętki, czyli pary skręconych przewodów, lub za pomocą taśmy wielożyłowej. Tak skrętka, jak i taśma zmniejszają wrażliwość na indukowanie się zewnętrznych zakłóceń, a w przypadku przewodów żarzenia, zmniejszają zakłócenia „rozsiewane” przez te przewody. Sygnały od gniazd wejściowych wzmacniacza prowadzimy za pomocą ekranowanych przewodów.

Punkt wspólny masy

Dla uniknięcia sprzężeń i innych zakłóceń pochodzących z nieprawidłowego prowadzenia masy proponuję zastosowanie montażu zwanego „punktem wspólnym masy”. Polega to na łączeniu mas płytek kanałów i zasilacza w jednym punkcie, za pomocą grubych przewodów.
W dolnej części metalowej obudowy montujemy śrubę (np. M5) do której dołączamy przewód uziemiający z kabla zasilającego. Śruba powinna mieć elektryczny kontakt z obudową. W tym punkcie uziemiamy wszystkie masy, tak zasilacza jak i płytek wzmacniacza. Można też uziemić rdzenie transformatorów.
Do metalowej obudowy, płytkę zasilacza i wzmacniacza powinniśmy przymocować za pomocą izolujących podkładek. Jeżeli lampy będą wyeksponowane na zewnątrz obudowy (jak w projekcie) płytka wzmacniacza będzie podniesiona w pobliże górnej płyty obudowy, w której wywiercono 6 otworów o średnicy 24 mm. Płytkę przymocujemy wtedy za pomocą specjalnych prętów (śrub) dystansowych o odpowiedniej długości, które można nabyć w sklepach elektronicznych.

Obudowa

Obudowa jest zwykle piętą achillesową elektronika. Obudowa służy nie tylko do umieszczenia poszczególnych elementów wzmacniacza razem, zabezpieczenia przed porażeniem, ale także stanowi ważny element estetyczny.
Obudowę można wykonać na bazie typowej, metalowej obudowy, którą zakupimy w sklepie elektronicznym o wymiarach np. 360x250x65 mm. Ponieważ transformatory głośnikowe są wyższe, należy w tylnej części górnej pokrywy wyciąć otwory i zbudować „skrzynkę” na nie. Łatwo można ją wykonać np. z laminatu miedzianego, odpowiednio przycinając i lutując miedź cyną. Po oszlifowaniu oklejamy go folią samoprzylepną. Obudowę można wykończyć drewnem, folią samoprzylepną czy lakierem.
Pewną trudność będzie stanowiło wywiercenie otworów na lampy (jeśli chcemy je wyeksponować na zewnątrz obudowy). Wywiercenie otworu o średnicy 24-25 mm nie jest proste, lecz w miękkim materiale jak np. aluminium czy cienka blacha stalowa możliwe. Wykonuje się je za pomocą wiertła piórowego do drewna, po uprzednim dokładnym zaostrzeniu. Wolne obroty wiertarki (przydaje się stojak na wiertarkę) i polewanie wodą, a w przypadku aluminium, denaturatem, pozwoli na wywiercenie estetycznych otworów. Wykonanie mniejszych otworów pod potencjometr, gniazda wejściowe, głośnikowe czy wyłączniki nie powinno stanowić problemu. Pamiętajmy też o otworach wentylacyjnych.
Ja obudowę zamówiłem w warsztacie ślusarskim. Została ona wykonana z blachy stalowej o grubości 2,5 mm i polakierowana piecowo. Otwory na lampy zostały wykonane według wcześniej przygotowanego szablonu.

Rozmieszczenie elementów w obudowie

Transformatory głośnikowe ustawiamy rdzeniami do siebie, w odległości 15-20 mm.
Transformator zasilający powinien być oddalony od lamp i innych układów tak, by jego pole magnetyczne nie wpływało na pracę wzmacniacza. Przed ostatecznym wywierceniu otworów w obudowie wzmacniacza, umieszczamy tam prowizorycznie poszczególne elementy, tak by po uruchomieniu wzmacniacza (należy dokładnie zabezpieczyć się przed możliwością dotknięcia elementów pod napięciem oraz przypadkowymi zwarciami!), można słuchając brumu w głośnikach, szukać takiego ustawienia które daje minimum zakłóceń. Dotyczy to także ułożenia kabli tak zasilających jak i sygnałowych, ponieważ pole magnetyczne może indukować przydźwięk sieciowy. Po ostatecznym ułożeniu elementów przykręcamy je do obudowy a kable unieruchamiamy za pomocą opasek, kleju czy tp.

Uruchomienie

Uruchomienie rozpoczynamy od sprawdzenia prawidłowości montażu, zgodnie z rysunkiem płytki. Baczną uwagę zwracamy zwłaszcza na prawidłowe podłączenie kondensatorów elektrolitycznych (nieprawidłowe wlutowanie grozi wybuchem). Zwróćmy też uwagę na mostek prostowniczy.
Rezystory R24 i R25 mocno się rozgrzewają, dlatego są przylutowane na dłuższych nóżkach (4-5 cm) z miedzianego drutu i odsunięte od kondensatorów.
Wszelkie połączenia tak z transformatorem jak i płytką z lampami dokonujemy za pomocą dwużyłowej skrętki, czyli pary mocno ze sobą skręconych przewodów, o odpowiednim przekroju. Grubszy przewód stosujemy do zasilania żarzenia, cieńszy do napięć anodowych. Wzmacniacz lampowy jest czuły na wszelkie zewnętrzne zakłócenia, zastosowanie skrętki zastępuje ekranowanie przewodów - przewody w których płynie prąd zmienny (trafo, przewody żarzenia pentod) nie rozsiewają zakłóceń, natomiast pozostałe przewody są odporne na zakłócenia pochodzące zewnątrz.
Po właściwym podłączeniu przewodów zasilających, wyjścia wzmacniacza podłączamy z transformatorami głośnikowymi. Dla uniknięcia plątaniny przewodów można użyć wielożyłowej taśmy, w której dla uniknięcia modulacji sygnału, co drugi przewód jest jednostronnie podłączony do masy przy transformatorze (rys powyżej). Można tez użyć ekranowanych przewodów, których także jednostronnie do masy podłączony jest ekran.

Jak prawidłowo podłączyć sprzężenie zwrotne?

Jak widzimy na schemacie, ujemne sprzężenie zwrotne pobierane jest z wyjścia wtórnego transformatora głośnikowego. Z którego – należy dobrać doświadczalnie. Aby ustalić właściwy odczep transformatora należy zamiast rezystora R21 wlutować potencjometr 50k, suwak ustawić na połowę. Do wejścia wzmacniacza podłączamy generator (np. 1 kHz, sinus), do wyjścia – oscyloskop. Przy otwartej pętli sprzężenia (potencjometr jeszcze nie podłączony do wyjścia transformatora) ustalamy sygnał tak, by był widoczny na ekranie oscyloskopu. Za pomocą przewodu przylutowanego do potencjometru, dotykamy wyjścia transformatora. Jeśli sygnał zmniejszy swoją amplitudę, nie zmieniając prawidłowego kształtu - wyjście jest właściwe. Jeśli na ekranie pojawi się silnie zniekształcony sygnał o dużej amplitudzie – wyjście jest niewłaściwe.
Bez generatora i oscyloskopu właściwe ustalenie też jest możliwe. Na wejście wzmacniacza podaje się sygnał zmienny (50 Hz) z transformatora o napięciu ok. 1 V uzyskanego z prostego, rezystorowego dzielnika lub potencjometru. Na wyjście wzmacniacza podłączamy woltomierz, mierzymy napięcie. Postępujemy jak powyżej – zmniejszenie napięcia oznacza właściwe podłączenie sprzężenia. Niewłaściwe podłączenie powodować może wzbudzanie się wzmacniacza, często słyszalne w postaci głośnego brzęczenia, pisku, czy tp. objawów. U mnie jedna z prób skończyła się powstaniem wyładowania elektrycznego pomiędzy ścieżkami i przepaleniem laminatu. Dlatego prób dokonujemy ostrożnie, na krótko podłączając przewód sprzężenia do wyjścia transformatora, aż do ustalenia właściwego sposobu.

Parowanie lamp

Lampy, niestety mają rozrzut parametrów. Dlatego, by uzyskać najlepszy dźwięk, powinny być odpowiednio dobierane.
Triody. W przypadku triod ECC83 mierzymy napięcia na rezystorach katodowych i na anodach lamp pracującego wzmacniacza. Jeżeli nie różnią się o więcej niż 5 %, to przyjmuje się że są odpowiednio dobrane. Zwykle trzeba kupić o 1-2 więcej lamp by móc dobrać odpowiednią parę.
Nieco trudniejsza jest sprawa z pentodami mocy EL84. Jeżeli nie kupiliśmy tzw. „parowanych” lamp, czyli dobieranych w pary o jednakowych parametrach, to po włożeniu lamp do wzmacniacza i włączeniu zasilania powinniśmy je zmierzyć. Po kilkunastu minutach, gdy prądy ustabilizują się, mierzymy spadek napięcia na rezystorach katodowych każdej lampy (R14, R15 i R14A, R15A). Znając ich wartość łatwo obliczymy prąd katodowy każdej lampy (I=U/R, oczywiście). Powinien wynosić około 41 mA w każdej lampie. Prąd katodowy w pentodzie jest sumą prądu anodowego, który powinien wynosić ok.36 mA i prądu siatki drugiej (S2), którego prawidłowa wartość to ok. 5 mA. W każdej parze lamp prąd katodowy powinien być podobny. Jeżeli prądy poszczególnych lamp zbytnio się różnią możemy próbować przekładać je tak, by otrzymać dwie pary o zbliżonych parametrach. Pewnych regulacji prądu katodowego możemy dokonać stosując jeden z rezystorów katodowych o mniejszej lub większej wartości, w zależności od potrzeby. Zdarzają się sytuacje, kiedy w danej parze prądy są równe, ale różnice występują pomiędzy parami. Pomaga wtedy regulacja rezystorami katodowymi poszczególnej pary.

Badanie
Wzmacniacz po zmontowaniu i uruchomieniu powinien być przebadany nie tylko na słuch, pod względem dźwięku, ale także pod względem parametrów elektrycznych. Dobieranie lamp by były jednakowe prądy katodowe jest stosunkowo proste, do pomiarów wystarczy dobry woltomierz na wysokie napięcie.
By uzyskać więcej wiadomości na temat naszego wzmacniacza będzie potrzebny generator i oscyloskop.
Ponieważ badanie wzmacniacza to dość obszerny temat, zainteresowanych odsyłam do strony: Pomiary oscyloskopem.

O problemach z przydźwiękiem pisałem na stronie: "Zasilanie lamp", natomiast o transformatorach głośnikowych - "Transformatory"  

Zmiany i ulepszenia

Jak wspomniałem powyżej, można zautomatyzować opóźnione włączanie napięcia anodowego za pomocą układu czasowego i przekaźnika.
Ja słucham tylko płyt CD, więc zastosowałem tylko jedną parę gniazd wejściowych. Oczywiście można zastosować ich więcej i za pomocą wielopozycyjnego, podwójnego przełącznika przełączać wejścia.
Wewnątrz obudowy wiele elementów wydziela ciepło, można zastosować cichy wentylator poprawiający chłodzenie.

Jeżeli źródło sygnału będzie miało zbyt małą wartość sygnału wyjściowego (np. magnetofon, niektóre karty audio komputera),  warto wtedy dodać jeszcze jeden stopień wzmacniający, lub zastosować dodatkowy przedwzmacniacz.

Można też zastosować inny przedwzmacniacz-odwracacz, np. "klasyczny", z dzielonym obciążeniem. 

Wzmacniacz , którego schemat połączeń pokazany jest na rysunku powyżej, pracuje w trybie ultralinearnym (Ultra-linear), który charakteryzuje się niższymi zniekształceniami, ale kosztem obniżenia mocy wyjściowej.
Moc mierzona tej wersji (UL) wynosi ok. 7 W (RMS).

Jeżeli potrzebna jest większa moc, warto przełączyć wzmacniacz w tryb pentodowy, uzyskamy wtedy ok. 12-15W mocy wyjściowej (RMS).

Na rysunku obok pokazano jak to zrobić. 
Odłączamy od zacisków złącza CON3 przewody "4" i "6" prowadzące do transformatora głośnikowego, na to miejsce wkładamy zwory z drutu i dołączamy je do zacisku "5", zgodnie z rysunkiem. 
Także rezystory R18 i R19 zastępujemy zworami z drutu.
Uwaga: potrzebne będzie ponowne dobranie wartości kondensatora C9.


Inne przeróbki wzmacniacza można dokonać wtedy, gdy wzmacniacz budujemy metodą przestrzenną, nie na płytce drukowanej. 
Zachęcam do takiego wykonywania wzmacniaczy, bowiem w każdej chwili można przebudować, czy nawet zmienić koncepcję całości gdy nie jesteśmy zadowoleni z uzyskanego efektu.

Ten wzmacniacz to tylko jedna wielu propozycji budowy wzmacniacza na lampach EL84. Samą koncepcję, jak i układ płytki drukowanej możesz zrobić zupełnie inny - może okaże się nawet  lepszy?

Płytki drukowane

Płytka drukowana jednego kanału wzmacniacza ma wymiary 100 x 100 mm. Na niej mieszczą się wszystkie elementy, oprócz transformatorów i potencjometru głośności. Do płytki bezpośrednio przylutowane są podstawki lamp i zaciski CON. Kondensatory zaznaczone niebieskim kolorem (C4, C10, C11) przylutowane są do płytki od strony druku. Kondensatory C1, C6, C12 i C13 można wlutować, lub nie (Wasz wybór). Ich zadaniem jest poprawa przenoszenia wyższych tonów.
Zasilacz zmontowany jest na oddzielnej płytce o wymiarach 55x100 mm. Na niej znajduje się mostek prostowniczy napięcia anodowego, kondensatory i rezystory filtru oraz złącza CON. 
Wszystkie płytki należy odizolować od obudowy wzmacniacza.

Schematy płytek drukowanych

Płytka wzmacniacza - jeden kanał (potrzebne dwie). Jej rysunek w pdf znajdziesz tu. (Nieco zmodyfikowany)

Uwaga - elementy koloru niebieskiego przylutowane są od spodu płytki, od strony druku.

Jest to wersja płytki dostosowana do konkretnej obudowy. 
Umieszczenie elementów, prowadzenie masy i ścieżek może być inne, być może lepsze, dlatego warto szukać własnych rozwiązań.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Płytka zasilacza. Jej rysunek w pdf znajdziesz tu. Jest to wersja 3. płytki.

Należy używać tylko i wyłącznie oryginalnego tonera w drukarce laserowej, bowiem wszelkie zamienniki dają mniej lub bardziej szary wydruk ścieżek na papierze do termotransferu.

Pomiary wzmacniacza
Wzmacniacz mierzyłem oscyloskopem i generatorem sygnałów sinusoidalnych, trójkątnych i prostokątnych.
Pasmo przenoszenia mierzyłem przy obciążeniu wzmacniacza rezystorem 7,5 omów, o mocy wydzielanej na rezystorze (sinus) 1 W. Badałem także jak zachowuje się wzmacniacz przy "trudnym" obciążeniu pojemnością (kondensator 1uF na wyjściu).
1.Pasmo przenoszenia (-3dB): 
Pomiary dokonane oscyloskopem, sygnał trójkątny. Od 23-25 Hz do 30 kHz przy rezystorze 30k w sprzężeniu zwrotnym (mniejsze sprzężenie skutkuje zawężeniem pasma). Powolny spadek wzmocnienia daje się zauważyć już przy 10-12kHz.. Niewielkie, (kilka %) różnice występują pomiędzy kanałami, lewym a prawym. Prawdopodobnie przyczyna jest w transformatorach głośnikowych, które nie są najwyższej klasy. A i lampy wykazują pewien rozrzut parametrów.
2. Pomiar mocy
Moc mierzyłem za pomocą oscyloskopu, sygnałem sinusoidalnym 1 kHz. Za moc maksymalną przyjąłem pierwsze obcinanie sygnału, co przyjmuje się, że powoduje już ok. 5% zniekształceń nieliniowych. Ponieważ dość trudno uznać, kiedy następuje pierwsze obcinanie sygnału sinusoidalnego, więc pomiar mocy obarczony jest kilkuprocentowym błędem. Mierzyłem tylko pracę wzmacniacza w trybie ultralinearnym (UL). Nie mierzyłem trybu pentodowego.
Maksymalna amplituda napięcia wyniosła 22 Vpp (peak-to-peak, czyli napięcie międzyszczytowe). Napięcie szczytowe (amplituda) wynosi 11 Vp
Gdyby teraz obliczyć moc szczytową to wzmacniacz miałby moc: Ps= Vp2/R= 11*11/7,5=16,1 W.
Ponieważ napięcie skuteczne mierzone sygnałem sinusoidalnym jest mniejsze i wynosi Usk=0,707*Vp  przeliczamy wynik: P(RMS) = (Vp*0,707)2/R. 
Moc skuteczna wynosi:
 P(RMS) = 7,77*7,77/7,5 = 8 W 

I taką moc rzeczywistą (moc ciągła, znamionowa) czyli ok. 8 W mocy (RMS) można przyjąć dla tego wzmacniacza, pracującego w trybie push-pull, w klasie AB, w trybie utralinearnym. 
Uff, sporo tych zastrzeżeń, by przyjąć jeden, niezbyt wysoki parametr tego wzmacniacza.

Jak widać, w zależności od sposobu pomiarów i końcowych obliczeń, otrzymujemy różną moc wyjściową.
Producenci skwapliwie wykorzystują  różne możliwości podania wyników i podają zwykle "bardziej "optymistyczne" parametry swoich wyrobów.

Ważne, by umieć dobrze odczytać jaką metodą dokonano pomiaru i obliczenia wyników.

Nowa wersja wzmacniacza Push-Pull

Powodowany chęcią zmiany, ciekawością i po części niezadowoleniem z sonicznych właściwości tej wersji wzmacniacza, pokusiłem się o zbudowanie nieco innej wersji na lampach EL 84. Bazą jest ten wzmacniacz:, obudowa, płytki drukowane, transformatory itp. Inna jest topologia układu, do tego wzmacniacz pracuje nie w klasie AB, lecz w klasie A (mimo że nadal układ jest przeciwsobny, push-pull).

Opis na stronie "wzmacniacz PP, klasa A"

3. Pomiary oscyloskopem

Podaję kilka zdjęć oscylogramów.

 Sygnał trójkątny, 1 kHz.
Potencjometr podkręcony tak, by sygnał zaczął być obcinany (u dołu).
Uchwycenie tego momentu przy sygnale trójkątnym jest łatwe, trudniej jest uchwycić ten moment przy sinusoidzie (ze względu na zaokrąglenie wierzchołków), którą stosuje się do pomiarów mocy.
Sygnał prostokątny, 1 kHz
Sygnał prawidłowy
Sygnał trójkątny, 1 kHz.
Potencjometr podkręcony na maksimum.
Jak widać, praca w klasie AB push-pull przy silnym przesterowaniu powoduje znaczne zniekształcenia sygnału. Oprócz obcinania wierzchołków powoduje też zniekształcenia podczas składania dwóch połówek sygnału.
Sygnał prostokątny, 10 kHz
Zaokrąglenia sygnału świadczą o niezbyt wysokim paśmie przenoszenia (tutaj 30 kHz, czyli szału nie ma).
Lekkie zafalowania świadczą o (niewielkim) rezonansie wzmacniacza w wyższych częstotliwościach.

Bezpieczeństwo

We wzmacniaczu lampowym występują wysokie napięcia. Dlatego tak podczas projektowania jak i budowy urządzenia musimy zachować pewne procedury które zapewnią bezpieczeństwo nie tylko podczas prób i testów ale i podczas jego późniejszego użytkowania.
Największe zagrożenie niesie obwód zasilania prądem sieciowym. Dlatego, tak przewody zasilające, transformator, gniazda, wyłączniki itp. powinny być dobrej jakości, dostosowane do pracy przy napięciu 230 V (dobrze, gdy posiadają znak CE). Miejsca połączeń powinny być dokładnie izolowane. Najlepiej jeśli zasilanie sieciowe tworzy oddzielny, odpowiednio izolowany obwód, oddalony od pozostałych elementów układu.
Montaż jak i wszelkie przeróbki wykonujemy ZAWSZE po wyjęciu wtyczki z gniazdka sieciowego.
Dotknięcie urządzenia pod wysokim nawet napięciem nie jest groźne pod jednym warunkiem - nie będzie przepływu prądu. Stąd doświadczeni elektronicy tak pracują z urządzeniami pod napięciem, by ciało nie tworzyło obwodu zamkniętego. Jednym słowem pracują "z jedną ręką w kieszeni".
Przed uruchomieniem urządzenia należy sprawdzić prawidłowość lutowania kondensatorów elektrolitycznych (plus do plusa, minus do minusa). Odwrotne wlutowanie kończy się najczęściej wybuchem kondensatora.
Urządzeń nie przetestowanych w dłuższym okresie czasu nie należy pozostawiać włączonych bez opieki.
Metalowa obudowa urządzenia powinna być uziemiona, kabel zasilający i gniazdko sieciowe powinny mieć sprawny obwód uziemienia.

Proponowany wzmacniacz jest dość trudnym i kosztownym przedsięwzięciem. Występują w nim wysokie, niebezpieczne dla zdrowia napięcia. Dlatego nie polecam go niedoświadczonym elektronikom. Niepełnoletni konstruktorzy powinni go budować za zgodą i pod opieką dorosłych.

Zanim zaczniesz pracować z wysokimi napięciami, poczytaj o skutkach działania prądu na organizm człowieka na stronie "Bezpiecznie!"

Bądź ostrożny! Zawsze pracuj uważnie i z wyobraźnią.

Urządzenia elektroniczne zwykle są zasilane z sieci 230V. 
Napięcie sieciowe jest niebezpieczne, dlatego stosuj przemyślane rozwiązania swoich konstrukcji tak, by nie narazić siebie i innych użytkowników na porażenie prądem elektrycznym! 
 

W urządzeniach lampowych występują wysokie napięcia. Wszelkich regulacji dokonuj przy wyłączonym zasilaniu i po rozładowaniu kondensatorów wysokonapięciowych!

Lampy i niektóre rezystory rozgrzewają się do wysokiej temperatury.  Łatwo o poparzenie!


Lista elementów

Wzmacniacz (jeden kanał)
Rezystory (jeśli nie podano mocy, to 0,25W)
R1, R8, R15,R14 – 1k
R2 – 330k
R3 – 470R
R4 –2,2k
R5, R11 – 150k
R6 – 470k
R7 – 530k
R9 – 1M
R10 – 2,7k
R12, R13 – 470k
R16, R17 – 220R/2W (dobrać)
R18, R19 – 1k
R20 – 30k-50k/0,5W (dobrać)
R21 – 20-40k (dobrać)
P – potencjometr 2x50k/logarytmiczny (lub 2x100k/log)
Kondensatory
C1, C12, C13 – 100 nF/63V (opcjonalnie)
C2, C7 – 100 mikroF/16V
C3 – 100 nF/400V
C4 – 22 mikroF/400V
C5 – 47 nF/400V
C7, C8 – 100 nF/400V
C9 – 50-100 pF
C10, C11 – 220 mikroF/25V
Lampy
L1 i L2 – ECC83 – 1 szt. na kanał, łącznie 2 szt.
L3, L3 -.EL 84 – 2 szt. na kanał, łącznie 4 szt.
Transformator głośnikowy 17W – 2 szt.
Podstawki lampowe typu „noval” - 6 szt.
Zasilacz
Rezystory
R22 – 10-20R/2W
R23– 270k/0,5W
R24, R25 – 50-120R/5-10W (dobrać tak rezystancję, jak i moc)
R26 –270k/05W
R27, R28 – 100R
R29 – 1k
Kondensatory
C13 - 220 mikroF/450V
C14,C15 – 220 mikroF/400V
C14 – 220 mikroF/400V
C16– 100 nF/400V
D – dioda elektroluminescencyjna, dwukolorowa
CON – złącza zaciskowe, na wkręty lub podobne
Transformator zasilający 230V/230V/0,3A/6,3V/4A-100-150W – 1 szt.
Wyłącznik sieciowy – 1 szt.
Wyłącznik podwójny, 2-pozycyjny – 1 szt.
Obudowa bezpiecznika – 1 szt.
Gniazdo sieciowe IEC – 1 szt.
Obudowa, drobny sprzęt montażowy, tulejki dystansowe itp.

 


moje projekty  >> projekty lampowe >
  I preamp Mini I preamp 1/2 I preamp Nr 1 I preamp Nr 2 i 3 I preamp RIAA I bufor I słuchawkowy OTL I gitarowiec I wzmacniacz SE I wzmacniacz PP I triodowiec I  
triodowy słuchawkowiec OTL I wzmacniacz PP, klasa A I


powrót do góry >

I strona główna I audio-retro I moje projekty I w wolnym czasie I warto odwiedzić I  

©  2000 - 2012 | Projekt strony: S.C.  |  Wszelkie prawa zastrzeżone