Jest to strona hobbystyczna, więc nie wykorzystuję ciasteczek zapisanych na Twoim komputerze.  Ale oczywiście w każdej chwili możesz je wyłączyć w swojej przeglądarce.

 

        strona główna

                                   www.skarabo.net        

skarabo.net

moje projekty >> projekty lampowe > wzmacniacz triodowy na 6N13S

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


Triodowy wzmacniacz w układzie mostkowym.

Przeglądając w Internecie dziesiątki schematów wzmacniaczy lampowych, spotkałem schemat i opis wzmacniacza na triodach 6N5S (6H5C). Był opublikowany w "Radio Radzieckie" w numerze listopadowym z 1963 roku.  
Schemat wzmacniacza przeanalizowałem z zainteresowaniem, bowiem zbudowany jest w nietypowym układzie.  
Ma wiele ciekawych cech: jest zbudowany całkowicie na triodach, pracuje w klasie A, a mimo pracy w tej klasie, przez uzwojenie anodowe transformatora głośnikowego nie płynie prąd podkładu. Stopień mocy zbudowany w rzadko spotykanym układzie mostkowym. Układ mostkowy stopnia mocy zapewnia kompensację parzystych harmonicznych,  a impedancja wyjściowa jest bardzo niska co upraszcza konstrukcję transformatorów głośnikowych.  
Niestety, te zalety okupione są skomplikowaniem tak samego stopnia mocy, jak i stopnia sterującego.  
Podczas budowy wzmacniacz modyfikowałem wielokrotnie i obecnie, po wielu próbach i pomiarach  konstrukcja wzmacniacza wygląda następująco.  

 

Schemat wzmacniacza

Schemat  wydaje się skomplikowany, ale postaram się go przeanalizować. Zacznę od stopnia wejściowego. Sygnał audio trafia poprzez potencjometr P do przedwzmacniacza zbudowanego na lampach L1 A i L1B. Pracują w nim dwie triody (6N2P) połączone w układzie z aktywnym obciążeniem. Ale ponieważ przedwzmacniacz tego typu można bardzo prosto przekształcić w układ wspólna katoda-wspólna anoda, płytkę drukowaną przystosowałem do takiego wyboru.  

Po wyjściu  z przedwzmacniacza, sygnał podawany jest na pierwszy odwracacz fazy (L2A i L2B), zbudowany na podwójnej triodzie E88CC, pracujący w układzie ze sprzężeniem katodowym. W odwracaczu sygnał rozdzielany jest na dwa, będące w przeciwfazie sygnały które sterują kolejnymi rozdzielaczami fazy, pracującymi tym razem w układzie odwracacza (inwertera) z dzielonym obciążeniem (L3A i L3B). Inwertery sterują już bezpośrednio lampami mocy, którymi są tutaj podwójne triody 6N13S połączone w układzie mostkowym . Mostek  tworzą  cztery triody mocy (L3A, L4B, L5A, L5B)  - dwie triody połączone są szeregowo dla napięcia zasilania (kaskodowo) i przez transformator głośnikowy połączone są  z drugą parą triod tworząc mostek. Uproszczony schemat mostka przedstawiony jest na rysunku poniżej.

Triody są połączone szeregowo dla napięcia zasilania, a w przekątnej mostka włączony jest głośnik (transformator głośnikowy). Gdy na żadną z siatek sterujących triod nie jest podawany sygnał (Uc), mostek jest w stanie równowagi, przez głośnik NIE płynie prąd. Gdy równowaga zostanie zaburzona  podaniem sygnału na którąś z siatek, przez głośnik płynie prąd "I". Ponieważ sygnał sterujący podawany jest naprzemiennie (w przeciwfazie) na siatki triod, przez transformator płynie sygnał zmienny. Stała składowa może pojawiać się tylko w przypadku niezrównoważenia mostka spowodowanego np. niewłaściwym dobraniem triod mocy.  

Rozwiązanie takie, oprócz wielu zalet ma też wady, m. in. skomplikowanie konstrukcji wzmacniacza, problemy z doborem lamp (regulacją prądu podkładu), a także komplikuje sterowanie końcówką mocy.

  Klasa A

Wzmacniacz pracuje w klasie A, czyli podczas jego pracy przez lampy mocy płynie CAŁY CZAS prąd anodowy. Klasa A wzmacniacza charakteryzuje się niskimi zniekształceniami, ale jest mało ekonomiczna, bowiem duży prąd anodowy płynie przez wzmacniacz bez względu na to, czy sygnał jest podawany, czy nie (w klasie B prąd płynie tylko wtedy gdy podawany jest sygnał). W tej klasie sprawność wzmacniacza jest niewielka. Teoretycznie wynosi 50%, w praktyce, jeżeli uda nam się uzyskać 25% to możemy powiedzieć że osiągnęliśmy zadowalające efekty.

W jednym kanale pracują cztery, 13-to watowe triody. Jeżeli będą pracowały z maksymalną mocą, to w jednym kanale na anodach wydzieli się 52W mocy strat. Przy 25% sprawności możliwa moc użyteczna  z jednego kanału wyniesie 13W. W praktyce jeszcze mniej, bowiem nie zaleca się pracy lamp z maksymalną mocą. Do tego należy doliczyć straty w transformatorze głośnikowym, tak więc rzeczywista moc którą możemy uzyskać ze wzmacniacza zapewne będzie oscylować w okolicach 10 W mocy ciągłej. Moc muzyczna jest znacznie większa - zwykle dwukrotnie.

Dużo to czy mało? W porównaniu do możliwości wzmacniaczy tranzystorowych to mało. Ale pamiętamy, że jest to praca w klasie A, a w tej klasie także tranzystorowce mają podobnie niską sprawność. Ponadto coraz bardziej skłaniam się do przyznania racji tym, którzy mówią, iż lampowe 10 W  to tak jak 30 W tranzystorowe. No i ostatni argument, większość z nas nawet nie przypuszcza, iż podczas codziennego słuchania muzyki używa się zaledwie 0,5-3 W. Dopiero bardzo głośne słuchanie "mocnej" muzyki wymaga dużo większych mocy. Większą moc wzmacniacz musi mieć także przy obciążeniu mało sprawnymi kolumnami, poniżej 88 dB. Jeżeli mamy kolumny o dużej sprawności (powyżej 90 dB), to potrzeba naprawdę niewielkich mocy, by móc słuchać muzyki z wystarczającą głośnością w dużym nawet pokoju.

Lampy

W  przedwzmacniaczu

We przedwzmacniaczu użyłem dwóch typów triod małej mocy: rosyjskie, 6N2P-EW (6H2P-EB),  (której europejskim odpowiednikiem jest ECC83), oraz E88CC, którą zastosowałem po pomiarach i odsłuchach jako pierwszy odwracacz fazy. W przedwzmacniaczu mogą pracować także ECC83 i ECC82, ale ze względu inne wyprowadzenie żarzenia w stosunku do 6N2P i E88CC należy dokonać pewnych zmian na płytce drukowanej  

Lampa 6N2P ma ulepszoną wersję militarną  oznaczaną jako 6N2P-EW (po rosyjsku - 6H2P-EB), natomiast E88CC jest ulepszona wersją popularnej ECC88.  

Widok wyprowadzeń lampy widziane od dołu lampy.

Po pomiarach wzmacniacza, zastosowałem  na wejściu  6N2P-EW,  a w pierwszym odwracaczu - E88CC, ze względu na nieco lepsze pasmo przenoszenia. Do sterowania lamp mocy używana jest 6N2P-EW, bowiem praktyczne próby wykazały,  iż jest to optymalna lampa do tego wzmacniacza. Niestety, aby ją zastąpić ECC83, należałoby dokonać przeróbki układu żarzenia na płytce wzmacniacza.  

Jak widzimy, w lampa serii ECC81-83 wyprowadzenie żarzenia jest nieco inne. Na nóżki 4-5 należy podać napięcie żarzenia 12,6V, by zasilać lampę napięciem 6,3V należy zewrzeć nóżki 4-5, a napięcie podawać na nóżkę 9 i zwarte 4-5

W przedwzmacniaczu zrezygnowałem z regulatora barwy dźwięku. Regulator komplikuje nieco budowę i niepotrzebnie wprowadza zniekształcenia. Oczywiście, kto chce, może wykonać regulator, (schematy znajdzie w internecie) i włączyć w obwód pomiędzy przedwzmacniaczem a odwracaczem fazy (zamiast kondensatora C4).

W stopniu mocy

Jak wspominałem powyżej, układ mostkowy tworzą 4 triody (lampy L4A,B-L5A,B). W tym wzmacniaczu pracują rosyjskie podwójne triody mocy 6N13S (6H13C - po rosyjsku). Odpowiednikami tych lamp są 6AS7G czy 6080.  

Lampy 6N13S przeznaczone do szeregowych stabilizatorów napięcia, chętnie są wykorzystywane we wzmacniaczach audio, ze względu na sporą moc (ok. 13 W każda), dość liniowe charakterystyki, niskie napięcie anodowe (130V) i spory prąd anodowy (70-90 mA). Użycie lamp w tym wzmacniaczu jest możliwe także dzięki temu, iż mają wysokie napięcie przebicia żarnik-katoda (300 V), bowiem, lampy połączone są szeregowo dla napięcia zasilającego, co skutkuje tym, iż występuje wysokie napięcie na katodzie "górnej" lampy względem masy, a tym samym względem żarnika który przecież jest podłączony do masy przez rezystory R107,  R108.  

Stopnie wzmacniacza

Przedwzmacniacz

Układ wejściowy z aktywnym obciążeniemAlternatywny układ Wspólna Katoda-Wspólna Anoda

Przedwzmacniacz tworzą lampy L1A i L1B pracujące w układzie z aktywnym obciążeniem. Układ taki ma dość szerokie pasmo przenoszenia i stosunkowo niską impedancję wyjścia. W stopniu tym pracują dwie triody, tutaj użyłem 6N2P-EW.

Regulatorem głośności jest potencjometr P. o wartości 50-100k  o charakterystyce logarytmicznej. Można zastosować potencjometr o charakterystyce liniowej, ze względu na lepsze zrównoważenie kanałów. A do nieco innej charakterystyki przyrostu głośności łatwo się przyzwyczaić. Można użyć także potencjometru o oporności 47 -50k o charakterystyce liniowej.

Układ z aktywnym obciążeniem bardzo łatwo przekształcić w układ "wspólna katoda-wspólna anoda" który ma nieco szersze pasmo przenoszenia i być może wzmacniacz będzie grał nieco inaczej. Jest to pole do eksperymentów i porównań, dlatego płytkę drukowaną wzmacniacza przystosowałem do zmian.

By zastosować przedwzmacniacz w układzie "wk-wa" należy NIE lutować rezystora R4, a wlutować R2A i R4A (na rysunku płytki zaznaczone niebieskim kolorem).

Rozdzielanie faz

W tym wzmacniaczu pracują dwa, różne rozdzielacze faz. Po wstępnym wzmocnieniu sygnał przesyłany jest na pierwszy inwerter pracujący w układzie o sprzężeniu katodowym, by następnie odwrócony o 180 0  i rozdzielony na dwie fazy przedostać się na kolejny inwerter, pracujący z kolei w układzie z dzielonym obciążeniem.

Inwerter o sprzężeniu katodowym  

Jest to układ składający się z dwóch wzmacniaczy - w pierwszym stopniu trioda L2A pracuje w układzie wspólnej katody, natomiast druga lampa (L2B) pracuje w układzie ze wspólną siatką (siatka uziemiona kondensatorem C9). Układ ma wiele zalet: napięcie doprowadzone może mieć dużą amplitudę, prawie identyczna jest impedancja obu gałęzi wyjściowych, bardzo dobra jest symetria sygnałów wyjściowych, a szerokie pasmo przenoszenia uzyskuje się dzięki dużemu sprzężeniu zwrotnemu powstającemu na rezystorze katodowym (R8+R9), który ma dużą wartość. Dla uzyskania idealnej symetrii sygnałów wyjściowych warto indywidualnie dobrać wartość rezystora anodowego R12, który powinien mieć nieco większą wartość niż R6. Można przyjąć też wartość tego rezystora o ok 10-15% większą.  

Inwerter z dzielonym obciążeniem  

Rozdzielony sygnał z pierwszego inwertera o przeciwnych fazach, podawany jest przez kondensatory C8, C7 na drugi rozdzielacz (a dokładnie - dwa rozdzielacze) tym razem zrealizowany jako inwerter z dzielonym obciążeniem. Układ ten tworzą lampy L3A-L3B, z tym, że każda z tych lamp jest samodzielnym inwerterem i steruje jedną parą triod mocy - L3A steruje lampami L4A i B, a lampa L3B - lampami L5A i B. Układ inwertera z dzielonym obciążeniem jest najczęściej chyba spotykanym układem, tworzą go trioda i dwa, o identycznej wartości rezystory - anodowy (np. w lampie L3A to R16) i katodowy - R11 + R14 (ich suma). Rezystory R14 i R13 polaryzują odpowiednio siatkę lampy L3A (analogicznie jest w lampie L3B). By uniknąć stosowania kondensatorów separujących lampy L3A i L3B sprzężono bezpośrednio z lampami mocy. Wprawdzie upraszcza to konstrukcję oraz zmniejsza ilość kondensatorów w torze sygnałowym wzmacniacza, ale niesie ze sobą niekorzystne konsekwencje. Opiszę to później.  

  Stopień mocy.

Jak pisałem wcześniej, stopień mocy tworzą 4 triody 6N13S (te lampy także są podwójne, czyli dwie triody w jednej bańce), pracujące w układzie mostkowym. Ma to wiele zalet, ale też kilka wad. Jedną z nich jest wpływ  rozrzutu parametrów lamp, szczególnie dokuczliwy w tym układzie, ze względu na ograniczone możliwości regulacji prądu katodowego. Pozostaje nam kupić większą ilość lamp i dobrać dwie pary o zbliżonych parametrach, tak, by prądy katodowe  w obu gałęziach mostka były przynajmniej zbliżone. Ale nie ma co się cieszyć zbytnio udanym doborem lamp, bo oto po podłączeniu lamp sterujących L3A, L3B, układ na pewno nam się "rozjedzie". Jest to spowodowane bezpośrednim sprzężeniem lamp sterujących z lampami mocy. Lampy sterujące także mogą mieć różne parametry (nawet te w jednej bańce) i prądy katodowe gałęzi mostka będą różne.  I znów pozostaje zakup większej ilości lamp, tym razem sterujących i żmudne dobieranie tak, by uzyskać w miarę równe prądy. Ale jest jeszcze jedna niespodzianka - zmiana parametrów lamp w czasie. 6N13S nie słyną z powtarzalności parametrów która także zmienia się po jakimś czasie używania. Dopiero po kilki-kilkunastu godzinach pracy wzmacniacza, gdy parametry lamp ustabilizują się wreszcie, możemy być pewni że wzmacniacz będzie pracował bezawaryjnie przez długi czas.  

Wzmacniacz "In statu nascendi" czyli w chwili powstawania...

 

Jak widać nie jest to łatwy wzmacniacz w budowie, a szczególnie w regulacji. Ale jeśli pokonamy wszystkie trudności, wzmacniacz "odwdzięczy się" zaskakująco pięknym dźwiękiem.

Rezystor katodowy stopnia mocy

Lampy mocy połączone szeregowo dla napięcia zasilającego (L4A i L4B znajdują się w jednej bańce, analogicznie L5A i L5B) mają wspólny rezystor katodowy R18, który służy do ustalenia odpowiedniej polaryzacji lamp mocy. Ma to jedną zaletę i kilka wad. Zaletą jest to, że katody lamp połączone są w jednym punkcie dzięki czemu sygnał zmienny jest kompensowany, w związku z czym nie ma potrzeby stosowania kondensatora elektrolitycznego blokującego rezystor katodowy. Zmniejsza nam to, o kolejne dwa, ilość kondensatorów w torze audio, które wnoszą przesunięcia fazowe. Wadami takiego rozwiązania jest brak możliwości regulacji prądu katodowego poszczególnych gałęzi mostka poprzez zmianę wartości rezystora katodowego. Podwojona jest moc tracona na jednym (zamiast na dwóch) rezystorach katodowych, co sprawia problemy z odprowadzeniem ciepła. Spadek napięcia na rezystorze jest duży i wynosi  60-70V (zależy od  prądu katodowego). Ale pomimo tych wad, po wielu próbach wróciłem do tego rozwiązania.

Ponieważ trudno jest zmierzyć wartość prądów katodowych płynących przez poszczególne gałęzie mostka, w obwód włączyłem dwa rezystory R15 i R19 o wartości 10 omów, które służą do pomiaru prądów. Wystarczy zmierzyć spadek napięcia na każdym z nich, by łatwo obliczyć prąd płynący przez ten rezystor i tym samym przez gałąź mostka. Stosujemy  oczywiście prawo Ohma: I=U/R, a ponieważ R=10 omów, to obliczenie jest proste - spadek napięcia 1 V to prąd 0,1A itd.

Rezystor katodowy R18 powinien mieć dużą moc (20W), bowiem na nim tracone jest ok. 15-17W mocy, która wydziela się na tym rezystorze oczywiście w postaci ciepła.  Taką ilość ciepła (i to w jednym kanale) trudno odprowadzić z ciasnego wnętrza wzmacniacza, stąd konieczność stosowania różnych, nietypowych rozwiązań.  

Wypróbowałem trzy rozwiązania:

* rezystory o mocy 5W, ale chłodzone wentylatorem komputerowym,

* dwa rezystory o mocy 10W każdy chłodzone radiatorem zewnętrznym,

* specjalny rezystor z radiatorem o mocy 25 W przykręcony do metalowej obudowy wzmacniacza.

Każde z tych rozwiązań ma wady i zalety.

Układ z wentylatorem wydaje się dobrym rozwiązaniem, ponieważ można zastosować tanie i łatwo dostępne rezystory  "porcelanowe" o mocy 5W, które intensywnie chłodzone, dobrze sprawują się w tym układzie. Ale do wentylatora musimy doprowadzić zasilanie (przynajmniej 8V napięcia stałego, wentylator wprawdzie wiruje wolniej, ale za to ciszej), odprowadzić ciepłe powietrze z obudowy (czyli wentylator najlepiej umieścić zewnątrz) a i sam wentylator hałasuje.

Kolejnym moim rozwiązaniem był zakup porcelanowych rezystorów o mocy 10-15W i umieszczenie na radiatorze na zewnątrz obudowy. Nieco to komplikuje obudowę, ale jest dobrym rozwiązaniem. Rezystory w obudowie porcelanowej mają kształt prostopadłościanu, dzięki czemu łatwo je przykręcić do radiatora za pomocą dodatkowego radiatorka lub nawet aluminiowej blaszki. Radiator powinien być dość duży, by odprowadzić sporą ilość ciepła i  należy pamiętać że rozgrzewa się do wysokiej temperatury .

Trzecim rozwiązaniem było zakupienie rezystorów które mają już fabrycznie  założony aluminiowy radiator, który można przykręcić do metalowej obudowy wewnątrz wzmacniacza. Wprawdzie nie jest to idealne rozwiązanie, bowiem cała obudowa rozgrzewa się i ogrzewane jest powietrze wewnątrz wzmacniacza, ale za to nie trzeba prowadzić kabli daleko od płytek wzmacniacza i odpadają różne "patenty" na przykręcenie zewnętrznego radiatora.

Poważną wadą w tym ostatnim sposobie jest także to, iż takie rezystory są drogie i  z reguły nie można kupić takiej wartości rezystancji jakiej potrzebujemy. Ja musiałem kupić dwa rezystory więcej i połączyć je szeregowo, by móc uzyskać wartość żądaną.

Ustalenie prądu katodowego

Wartość rezystora R18 będzie zależała od wartości prądów katodowych jakie zechcemy ustalić, co pośrednio będzie zależało od lamp (ich parametrów) oraz od wartości napięcia zasilania. Wartość prądu katodowego nie powinna być wyższa niż wynika z obliczeń maksymalnej mocy traconej przez lampę. Przekroczenie prądu powoduje szybkie zużycie lamp, wskazane jest nawet by lampy nie pracowały na maksimum swoich możliwości. Do ustalenia prądu katodowego będziemy musieli znać wartość napięcia pomiędzy KATODĄ a ANODĄ lampy mocy, mierzone pomiędzy nóżkami 2 i 3 oraz  5 i 6 dla każdej triody. Znając moc dopuszczalną 13 W na każdej z triod, łatwo obliczymy, ze np. przy spadku napięcia na lampie 100V dopuszczalny prąd katodowy nie powinien być większy niż 130 mA (0,13A). Napięcia musimy zmierzyć na KAŻDEJ triodzie, ze względu na rozrzut parametrów, pamiętamy bowiem, iż lampy mimo że są połączone szeregowo, to dodatkowo pracują w mostku. Skutkuje to tym, że wszelkie rozrzuty parametrów lamp powodują także przepływ prądu niezrównoważenia w drugiej gałęzi.

Przyjmujemy najwyższy spadek napięcia i staramy się ustalić prądy katodowe poniżej dopuszczalnych. Wydaje się to skomplikowane, ale jeśli przyjrzysz się przez chwilę schematowi to zrozumiesz o co chodzi.

Jaka jest więc wartość rezystora R18? U mnie, przy zasilaniu 300V rezystor o wartości 390 omów powoduje, że przez każdą gałąź mostka płynie ok. 95-98 mA prądu. Jest to bezpieczna wartość, bowiem spadki napięcia na triodach wynoszą ok. 115 V na górnej triodzie i ok. 95 V na dolnej triodzie. Dlaczego jest taka różnica - nie wiem,  mogę się tylko domyślać, iż jest to spowodowane nierównomiernym rozpływem prądów w mostku.

Na rezystorze R18 tracona jest bezpowrotnie i niepotrzebnie duża moc, 15-18W (w jednym kanale). Taką moc zamienioną w ciepło trudno odprowadzić z obudowy wzmacniacza, ponadto zmusza nas to do podniesienia napięcia zasilania o wartość spadku napięcia na tym rezystorze. Lepszym rozwiązaniem byłoby stosowanie stałego napięcia polaryzacji siatek, ale moje próby nie do końca zakończyły się sukcesem, wróciłem więc do rozwiązania z jednym rezystorem.

Inne szczegóły konstrukcyjne

Kondensatory C1, C2, C5, C6, C10 wraz z rezystorami R5 i R17 tworzą filtr odsprzęgający poszczególne stopnie wzmacniacza.  

Zamontowane płytki drukowane i tymczasowo podłączone transformatory do pomiarów i odsłuchów .

 

Transformator głośnikowy

Transformator głośnikowy włączony jest w przekątną mostka stopnia mocy. Mimo że lampy pracują  w klasie A (czyli przez lampy płynie cały czas prąd anodowy), przez uzwojenie anodowe transformatora nie płynie prąd dotąd, dopóki równowaga mostka nie zostanie zakłócona, czyli prąd płynie tylko wtedy, gdy do wzmacniacza podawany jest sygnał.  

Sprzężenie zwrotne (NFB)

 Jedno z wyjść głośnikowych transformatora jest dołączone do masy, natomiast drugie wraz z rezystorem R3 i kondensatorem C3 tworzy pętlę globalnego sprzężenia zwrotnego (NFB).

Sprzężenie zwrotne wprowadza przesunięcia fazowe, dlatego sygnał zwrotny należy skompensować. Służy do tego kondensator C3 połączony równolegle do rezystora R3.  Jego wartość należy dobrać doświadczalnie, obserwując kształt sygnału na ekranie oscyloskopu. W moim przypadku wartość C3 wynosi 56 pF. Nie może być zbyt mała, bo nie skompensuje zniekształceń, natomiast zbyt duża wartość tego kondensatora pogorszy stabilność wzmacniacza, aż do wzbudzenia włącznie.

Jeżeli nie mamy do dyspozycji oscyloskopu, można przyjąć wartość kondensatora 47-56pF. Wielkość sprzężenia można regulować zmieniając wartość rezystora R3 - większa wartość to MNIEJSZE sprzężenie.

Można próbować NIE stosować NFB, ale w moim przypadku wzmocnienie wzmacniacza było zbyt duże - potencjometr musiał być skręcony prawie do minimum, by słuchać z rozsądną głośnością. Wzmacniacze triodowe mają tę zaletę, iż często pracują stabilnie bez globalnego sprzężenia zwrotnego, wystarczą tylko lokalne, na poszczególnych stopniach.

Transformator zasilający

Zastosowałem transformator toroidalny o mocy 300W.  
Uzwojenie anodowe daje napięcie 260-270V/0,6 A, natomiast do zasilania żarzenia nawinięte są 3 oddzielne uzwojenia 6,3V/8A. Dwa uzwojenia wykorzystałem bezpośrednio do zasilania lamp mocy prawego i lewego kanału, trzecie po wyprostowaniu, służy do zasilania w obu kanałach lamp przedwzmacniacza (pierwszej i drugiej lampy).

Przy zamawianiu transformatora należy podać, iż jest on przeznaczony do pracy wzmacniacza w klasie A, bowiem transformator musi mieć przekrój uzwojeń dopasowany do dużej wartości przepływającego prądu.

Wzmacniacz jest prądożerny, pobiera blisko 200W mocy ciągłej, stąd transformator o tak dużej mocy.

Zasilacz  

Zasilacz napięcia anodowego jest typowy, z filtrem RC. Napięcie wyprostowane za pomocą mostka prostowniczego M1 (napięcie pracy mostka 600-800V,  prąd 8-10A) filtrowane jest przez kondensatory C101-C104. Mostek prostowniczy powinien mieć tak dużą wydajność prądową nie ze względu na pobór prądu przez wzmacniacz, lecz dlatego, że kondensatory filtra mają dużą pojemność, co powoduje spory udar prądu podczas włączenia. Negatywne skutki udaru zmniejsza nieco rezystor R102 o wartości ok. 5-8 omów/5W. Rezystor R101 pełni podobna rolę, ale za jego pomocą można też nieco obniżyć napięcie anodowe, gdyby zaszła taka potrzeba. Ze względu na sporą ilość ciepła wydzielaną na rezystorach R102 i R101 powinny mieć moc przynajmniej 5W. Można je umieścić na radiatorze.

Rezystory R105, R106 służą do polaryzacji żarnika lamp wejściowych L1, L2 napięciem 50-70V względem masy, a jednocześnie rozładowują kondensatory po wyłączeniu zasilania.

Rezystory R103 i R104 stanowią dalszą część filtra, ich rezystancja wynosi  50 - 70 omów  i powinny mieć moc 5 - 7 W. Zastosowałem popularne "porcelanki" umieściłem je na  radiatorze dzięki czemu ciepło wydzielane podczas pracy jest łatwiej rozpraszane. Wartość tych rezystorów dobiera się tak, by uzyskać na wyjściu ok. 300-310V napięcia anodowego

Załączanie napięcia anodowego

 Zapewne słyszałeś, iż niekorzystnym dla trwałości lamp jest załączanie napięcia anodowego gdy lampy są jeszcze nie rozgrzane, dlatego częścią zasilacza jest także układ opóźnionego załączania napięcia anodowego. W najprostszym przypadku można zastosować dodatkowy wyłącznik którym po kilkudziesięciu sekundach od włączenia wzmacniacza (zasilania żarzenia) załączymy napięcie anodowe. Ja wykonałem prosty układ czasowy na 2 tranzystorach T1-T2 które sterują przekaźnikiem Pk1 włączającym napięcie anodowe po ok. 40-60 s. od włączenia wzmacniacza. Napięcie potrzebne do zasilania tego układu (ok. 8V) pobierane jest z układu zasilania żarzenia lamp przedwzmacniacza.

Przekaźnik powinien mieć napięcie pracy 5 lub 6V, natomiast obciążalność styków 250V/8A. Płytka drukowana przystosowana jest do  przekaźnika firmy Relpol, użycie innego typu wymaga przeprojektowania płytki (inny rozkład wyprowadzeń). Przekaźnik załącza napięcie anodowe PRZEMIENNE (jeszcze nie wyprostowane), bowiem załączanie wysokiego napięcia stałego powoduje szybkie wypalanie styków przekaźnika.

Czas opóźnienia zależy od wartości rezystora R110 i pojemności kondensatora C107.

Oczywiście układ czasowy może być zrealizowany zupełnie inaczej (np. nawet na jednym tranzystorze czy na popularnym timerze 555), ja zbudowałem z elementów które miałem pod ręką.

Stan załączenia zasilacza sygnalizują diody elektroluminescencyjne D2, D3.  Początkowo świecą obie, po załączeniu zasilania anodowego D2 gaśnie, świeci tylko D3 (zielona). Można użyć diody podwójnej, np. czerwono-zielonej. Rezystorem R111 reguluje się jasność świecenia diod D2 i D3. Dioda D4 to czerwona dioda elektroluminescencyjna, na której występuje spadek napięcia ok. 1,8V, co daje taki sam efekt jak zastosowanie rezystora.  

Żarzenie lamp przedwzmacniacza

Lampy przedwzmacniacza żarzone są napięciem zmiennym z oddzielnego, trzeciego uzwojenia transformatora. Z tego uzwojenia zasilane są lampy obu kanałów. Rezystory R112, R113 o wartości 100 omów (oba jednakowej wartości) symetryzują żarzenie, a tym samym zmniejszają zakłócenia.

Dodatnie napięcie na żarnikach lamp

Zapewne zastanawiasz się, do czego służą rezystory R105, R106 oraz kondensator C109.

Zwróć uwagę, że na katodzie drugiej  lampy wejściowej  (L1B) i katodach pierwszego odwracacza (L2A, L2B), występuje wysokie dodatnie napięcie względem masy (50-80V), co powoduje że między żarnikiem, (który jest przecież uziemiony)  a katodą powstaje dioda. Rozgrzany żarnik emituje elektrony a katoda mając wysoki potencjał względem żarnika przyciąga je, co powoduje że płynie niekontrolowany dodatkowy prąd pomiędzy nimi.

By zmniejszyć ten niekorzystny efekt, napięcie na żarniku podnosi się o kilkadziesiąt voltów względem masy, co zmniejsza przepływ prądu. Służy do tego dzielnik napięcia złożony z rezystorów R105, R106 i kondensatora C109. Rezystory są tak dobrane, by uzyskać napięcie 50-70V. To napięcie podawane jest do rezystorów symetryzujących R112, R113.

Podobna jest sytuacja z lampami  mocy, ale ponieważ są żarzone napięciem zmiennym zastosowałem nieco inne rozwiązanie.

Transformatory głośnikowe.

Transformator głośnikowy jest jednym z ważniejszych elementów wzmacniacza lampowego. Transformuje on bowiem wysoką impedancję wyjściową lamp na niską głośników, czyli inaczej, musi zamienić wysokie napięcie i niewielki prąd wyjściowy lamp, na niskie napięcie i duży prąd zasilający głośniki.

Powinien przenosić szerokie pasmo częstotliwości z jednakowym wzmocnieniem i bez większych zniekształceń. Ponadto powinien przenosić dość dużą moc. Te wymagania powodują, że zbudowanie dobrego transformatora głośnikowego nie jest łatwe. Przenoszenie niskich częstotliwości wymaga sporych rozmiarów rdzenia, które tym samym są duże i ciężkie, natomiast wysokie częstotliwości wymagają specjalnego sposobu nawijania uzwojeń - dzielenia go na sekcje i przekładanie: uzwojenie pierwotne- uzwojenie wtórne - pierwotne itd. Ponieważ w rdzeniu powstają duże zniekształcenia wywołane miedzy innymi prądami wirowymi czy histerezą magnetyczną, dobry rdzeń składa się z cienkich blaszek z odpowiedniego materiału, właściwie złożonych.

By transformator optymalnie wykorzystywał moc lamp końcowych musi mieć impedancję dopasowaną tak do danego typu lamp, ich konfiguracji, jak i do impedancji posiadanych kolumn.

Mniejsze wymagania mają triody w stopniu końcowym, większe - tetrody i pentody .

Jak widzimy, zbudowanie dobrego transformatora wymaga sporych nakładów, stąd nie można się dziwić że transformatory bywają najdroższą (obok niektórych lamp mocy) częścią wzmacniacza.

Ten wzmacniacz ma wprawdzie dość skomplikowaną budowę stopnia końcowego mocy, ale na szczęście wymagania co do transformatora są znacznie mniejsze niż w typowych konstrukcjach wzmacniaczy lampowych - budowanych w układzie SE czy Push-Pull.

Dzięki bardzo niskiej (jak na lampy) impedancji stopnia mocy nawet transformator o stosunkowo niewielkich wymiarach rdzenia dobrze przenosi niskie częstotliwości, a do uzyskania pasma przenoszenia ok. 40 kHz wystarczy podzielenie uzwojeń na 5-7 sekcji. Mimo ze wzmacniacz pracuje w klasie A, przez uzwojenia transformatora nie płynie prąd podkładu, dzięki czemu rdzeń nie nasyca się i nie musi być stosowana szczelina powietrzna (jak w układach SE), która zmniejsza ogólną sprawność transformatora.

Transformator głośnikowy można zamówić lub nawinąć samodzielnie.

Poniżej podaję adresy zakładów produkujących transformatory głośnikowe. Ponieważ konstrukcja transformatora nie jest typowa, należy podać parametry uzwojeń. Cena też zapewne będzie wyższa niż przy zakupie standardowego transformatora głośnikowego.  

Ponieważ miałem dwa jednakowe transformatory o przekroju rdzenia ok. 17 cm2 postanowiłem sam nawinąć transformatory głośnikowe, tym bardziej, że do tego wzmacniacza nawinięcie jest stosunkowo proste.

Opis budowy transformatora znajdziecie na stronie

Do obliczenia ilości i grubości uzwojeń przyjąłem następujące założenia:

1.  Moc wzmacniacza 15W, najniższe pasmo przenoszenia 25 Hz.  
2.  Impedancja anodowa (Raa) dla głośników 4-omowych - 300 omów. Nie trzeba nawijać oddzielnej sekcji dla głośników 8-omowych. Impedancja transformatora "widziana" przez lampy będzie wtedy wynosić 600 omów co korzystnie wpływa na zmniejszenie ilości zniekształceń przy niewielkiej tylko stracie mocy maksymalnej.  
3.  Rzeczywisty przekrój rdzenia15 cm2. Można stosować mniejszy przekrój rdzenia licząc się z ograniczeniem pasma u dołu. Rdzeń transformatora powinien być wykonany ze specjalnej stali, lecz najczęściej mamy do dyspozycji rdzenie z transformatorów sieciowych, do tego o dość dużej grubości blach rdzenia  - 0,5 mm. Wskazana jest  grubość 0,35 mm lub cieńsze.  
4.  Maksymalny prąd anodowy 90 mA.  
5.  Uzwojenia anodowe będą podzielone na 3 sekcje, natomiast głośnikowe będzie składać się w sumie z 4 sekcji - dwa uzwojenia podzielone na dwie części i połączone równolegle. Zobacz na rysunek, pomoże Ci zrozumieć budowę transformatora.  
Do obliczenia ilości uzwojeń użyłem programu do obliczania transformatorów ultralinear, gdzie wartość "wielkość sprzężenia ultralinear" przyjąłem "0". Program dostępny jest na stronie ECCLAB (www.ecclab.com) w dziale "Programy". Musisz ściągnąć go na dysk i rozpakować. Po uruchomieniu na pewno szybko nauczysz się go używać. Poeksperymentuj trochę z różnymi parametrami, zobacz jak wzajemnie na siebie wpływają, bowiem w praktyce, gdy zaczniesz nawijać transformator będziesz musiał wyniki zapewne zmodyfikować.

Ale zanim weźmiesz się za nawijanie transformatora głośnikowego, poczytaj nieco o budowie trafa w Internecie. Ja udzielę tylko kilku wskazówek.

1.  Przekrój rdzenia - optymalny to ok. 15 cm2. Jeżeli przyjmiesz trochę niższe parametry, szczególnie dotyczące przenoszenia niskich częstotliwości może mieć nieco mniejszy przekrój. Przekrój ustalamy mnożąc szerokość i grubość środkowej części rdzenia (lub otwór w karkasie). Podajemy go w cm2.

2.  Drut nawojowy. Stosujemy drut w emalii do transformatorów oznaczany najczęściej jako DNE. Grubość powinna być adekwatna do płynącego prądu, możemy go obliczyć w w/w programie lub według wzorów. Do transformatora o przekroju 15cm2 na uzwojenie anodowe wystarczy drut o średnicy 0,25 mm, na uzwojenie głośnikowe o średnicy ok. 0,70-0,80 mm.

3.  Każda warstwa uzwojenia na karkasie powinna być owinięta cienką przekładką papierową, natomiast sekcja 2-3 warstwami. Należy pamiętać, że zbyt cienka przekładka może nie stanowić dostatecznej izolacji przed przebiciem między uzwojeniami (anodowym a głośnikowym, które jest przecież uziemione), ale zbyt gruba zajmuje sporo miejsca  na uzwojeniu. Dobrze jest stosować specjalny papier transformatorowy. Wypróbowany przez konstruktorów to bezchlorowy, cienki  papier do pieczenia ciast, impregnowany olejem mineralnym (nie roślinnym), najlepiej transformatorowym.

4.  Dla zapewnienia dobrego przenoszenia wysokich częstotliwości uzwojenie (tak pierwotne jak i wtórne, głośnikowe) należy podzielić na sekcje i nawijać na zmianę, raz pierwotne, raz wtórne. Większa ilość sekcji poprawia pasmo przenoszenia ale zbyt duża komplikuje budowę transformatora, zmniejsza ilość uzwojeń (większa ilość przekładek) zwiększa pojemność międzyuzwojeniową itp. Ja przyjąłem podział na 7 sekcji - 3 anodowe i 4 wtórne, głośnikowe. Po nawinięciu należy odpowiednio sekcje połączyć. Podczas nawijania należy koniecznie oznaczać początki uzwojenia i nr kolejny sekcji. Ułatwi to późniejsze prawidłowe połączenie.  

Schemat uzwojeń transformatora głośnikowego.

P - początek uzwojenia, 
K - koniec.

Układanie uzwojeń na karkasie - pojedyncze przekładki pomiędzy uzwojeniami jednej sekcji, podwójnie lub potrójne pomiędzy sekcjami.
Papierowe lub z cienkiej ceratki przekładki powinny być nieco szersze (3-4 mm) niż karkas tak, by zawijały się na krawędzie, jak na rysunku. Zapobiega to spadaniu skrajnych zwojów do niższej warstwy. By łatwo było je ułożyć na warstwie zwojów, krawędzie przekładek należy drobno naciąć na całej długości  na głębokość 1-2 mm

5.  Podczas obliczania i późniejszego nawijania należy pamiętać by drut prowadzić dokładnie, zwój obok zwoju, po nawinięciu warstwy należy położyć przekładkę. Należy zwracać uwagę, by uzwojenia na krańcach warstwy nie spadały niżej, pod przekładkę, bowiem może dochodzić do przebicia między uzwojeniami. Ważne, by w warstwie ułożyć taką ilość zwojów, by zapełniły całą powierzchnię, a nie np. całą warstwę i kilkanaście zwojów na drugiej. Takie nawijanie jest nieprawidłowe, powoduje nierównomierności i zafalowania warstw, co po nawinięciu kilkunastu warstw spowoduje że zabraknie nam miejsca na dalsze uzwojenia. Niestety, bez kilku prób nawijania nie obejdzie się. Należy też pamiętać, że nawet gdy na warstwie uda się nam zmieścić obliczoną ilość zwojów, to po nawinięciu kilku warstw, nie będą się mieściły, bowiem nierównomierności w uzwojeniach są nieuniknione - im więcej zwojów tym będzie ich więcej. ZAWSZE należy odjąć kilka zwojów na warstwie, tak dokonując obliczeń i dzieląc sekcje na poszczególne warstwy by zapełniały całą powierzchnię karkasu. Podobny jest problem  ze zmieszczeniem całego uzwojenia na karkasie - nie ma nic bardziej irytującego, gdy po kilku godzinach starannego nawijania okaże się, że uzwojenie nie mieści się w oknie rdzenia. Należy przyjąć że 10-20% zajmą przekładki i niedokładności uzwojeń. Jak widać nawinięcie nie jest proste i zapewne nie obejdzie się bez poprawek.  

6.  Nawijamy starannie prowadząc drut nawojowy, dość mocno naciągając go, by uzwojenia nie były zbyt luźne. Słabe naciągnięcie zmniejsza nam szybko ilość dostępnego miejsca w oknie rdzenia, a luźne przewody będą "grały" podczas pracy wzmacniacza. Szczególnie mocno naciągać należy gruby drut, który z trudnością układa się na karkasie.  
Dobrze, gdy końce przewodów wychodzą z jednej strony karkasu - ułatwi to późniejsze  połączenie.
 
7.  Po nawinięciu i założeniu ostatniej warstwy przekładki składamy blaszki rdzenia. Układamy je naprzemiennie, bez szczeliny, wkładając najpierw blaszkę E oraz I, potem odwrotnie kształtkę E, I i tak do końca. Największą trudność sprawia włożenie ostatnich blach rdzenia. Należy rdzeń ścisnąć w imadle a blaszki wbijać np. gumowym młotkiem. Po złożeniu i wyrównaniu blach skręcamy rdzeń za pomocą śrub.  

8.  Łączymy uzwojenia zgodnie ze schematem, pamiętając o prawidłowym łączeniu początków uzwojeń.  

9.  Transformator można zaimpregnować w rozgrzanej parafinie. Ustabilizuje to zwoje i zmniejszy nieco prawdopodobieństwo przebicia miedzy uzwojeniami.  

Dobrze nawinięty transformator przenosi liniowo częstotliwość nawet do 35-40kHz, natomiast dolna częstotliwość (oraz przenoszona moc) będzie zależała od przekroju rdzenia.  

W prawidłowym nawinięciu transformatorów pomaga prosta nawet nawijarka, zbudowana w oparciu np. o ręczną wiertarkę.


Odsłuchy wieczorową porą...

Płytki wzmacniacza

Na płytkach wzmacniacza (kanał lewy i prawy) znajdują się podstawki pięciu lamp - ale uwaga - przylutowane do płytki od strony druku. Natomiast pozostałe elementy przylutowane są już tradycyjnie, ale będą znajdowały się odwrotnie "do góry nogami", gdy przymocujemy  płytki do obudowy wzmacniacza.  

Rysunek płytek w pdf znajdziesz tutaj

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

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.

Lampy mocy wymagają podstawek typu "oktal" przystosowanych do druku. Lampy przedwzmacniacza i odwracaczy mają podstawki typu "nowal". Ponieważ spotyka się podstawki novalowe do druku o różnym rozstawie nóżek, na płytce drukowanej to uwzględniłem.

Rezystory R5, R17, R15 i R19, mają moc 0,5W, pozostałe - 0,25W.

Montaż

Niestety, wzmacniacz ma spore rozmiary - 10 lamp, trzy duże transformatory, zasilacz, zajmują sporo miejsca. 
Przewody sygnałowe od wejścia wzmacniacza do potencjometru, a potem do płytek wzmacniacza należy poprowadzić przewodem ekranowanym.  
Przewody zasilające należy prowadzić za pomocą skrętki, czyli dwóch skręconych ze sobą przewodów - zmniejsza to zakłócenia tak "łapane" przez przewody jak i te które są rozsiewane przez  nie.  
Przekrój przewodów zasilających powinien być odpowiednio dobrany do wartości prądu przepływającego przez nie. Należy pamiętać, iż przez przewody zasilające żarzenie lamp mocy będzie płynął prąd o wartości 5,5A ( w jednym kanale), natomiast ok. 0,7A przy zasilaniu lamp przedwzmacniacza.  
Prąd anodowy jest mniejszy, ok. 0,2 A w jednym kanale, ale z kolei ma wysokie napięcie - ponad 300V - dlatego przewody powinny mieć dobrą izolację.  

Ze względu na wpływ pól elektromagnetycznych "rozsiewanych" tak przez transformator zasilający jak i przewody w których płyną znaczne prądy, należy  dokonać przemyślanego montażu, tak by wzajemny wpływ poszczególnych elementów na siebie był jak  najmniejszy.  

 

Transformator zasilający, który emituje największe zakłócenia powinien być odsunięty od pozostałych elementów (przewodów, transformatorów głośnikowych, lamp) na jak największa odległość. Trzeba bowiem pamiętać, iż pole magnetyczne o częstotliwości 50 Hz jest dość przenikliwe i ekran z blachy o grubości nawet kilku mm  nie tłumi go całkowicie.

Metalową obudowę wzmacniacza  uziemiłem, dołączając do masy zasilacza.

Uruchomienie

Po wlutowaniu elementów na płytki należy KONIECZNIE sprawdzić prawidłowość  montażu elementów oraz połączeń pomiędzy płytkami.

Nie wkładając lamp włączamy zasilanie, sprawdzamy czas opóźnienia napięcia anodowego. Powinien wynosić ok 40- 60 s. Jeżeli jest mniejszy zwiększamy np. wartość kondensatora elektrolitycznego C107.

Sprawdzamy napięcia na biegu jałowym - anodowego, które powinno być ok 1,4 razy wyższe od napięcia wyjściowego z transformatora.

Posługując się schematem jak i montażowymi rysunkami płytek, sprawdzamy też czy napięcia są doprowadzone do wszystkich punktów -  tak żarzenia jak i anodowe.

Teraz czeka nas sporo pracy - uruchomienie końcówki mocy.

Podłączamy transformator głośnikowy,  ale NIE podłączamy jeszcze sprzężenia zwrotnego. Wkładamy lampy mocy, po odczekaniu aż się rozgrzeją, w punktach pomiarowych, pomiędzy punktem Pp3 a punktami Pp1 i Pp2 sprawdzamy spadek napięcia, a tym samym prąd katodowy triod mostka. Pomiar jest prosty, bowiem, jeżeli zastosujemy rezystory o dokładnej wartości 10 omów, to spadek napięcia mierzony w V będzie odpowiadał prądowi  w dziesiątkach mA. I tak np. spadek napięcia 0,9V odpowiada natężeniu prądu 90 mA, spadek 1V to 100 mA itd.

Powinien być zbliżony i w granicach dopuszczalnych dla triod. Jeżeli różnica jest zbyt duża, to z posiadanego zapasu (jak wspomniałem, powinniśmy kupić kilka lamp więcej) wybieramy inną lampę i sprawdzamy czy ta para lamp ma zbliżone parametry. Jeżeli prądy będą w granicach tolerancji, tak miej więcej +/-10%, to sprawdzamy czy wartość tego prądu katodowego nie przekracza wartości dopuszczalnej mocy strat dla lampy, czyli 13W. Należy zmierzyć napięcia na anodzie i katodzie triod (kolejno, każdej) i  stosując wzór P=U*I obliczyć moc wydzielana na anodach lamp.

Ponieważ napięcia mierzymy bezpośrednio na płytkach drukowanych, należy zachować ostrożność i rozwagę - wysokie napięcia i gorące lampy!

W moim przypadku moc wydzielana (spadki napięć) jest różna na poszczególnych triodach -  być może przyczyną jest rozrzut parametrów poszczególnych triod, więc przyjąłem że tak musi być. Jeżeli moc wydzielana jest zbyt wysoka, należy zmniejszyć prąd katodowy, ZWIĘKSZAJĄC wartość rezystora R18, np. dodając w szereg rezystor, lub obniżając napięcie anodowe. 

Kolejnym krokiem będzie włożenie lamp sterujących mostek (lampa L3). Z reguły po dodaniu tej lampy, prądy katodowe triod mostka "rozjeżdżały" się ponownie - tutaj przyczyną jest wpływ prądów anodowych tych lamp, ponieważ sprzężenie lamp jest bezpośrednie, bez kondensatora sprzęgającego. No cóż, pozostaje cierpliwie dobierać lampy sterujące tak, by uzyskać dobre parametry. Zwykle z kilku lamp 6N2P udaje się dobrać taką lampę która spowoduje, że prądy katodowe poszczególnych gałęzi mostka będą w miarę zbliżone.

Podobnie postępujemy z drugim kanałem. Kolejna trudność którą musimy pokonać jest to, by jeszcze prądy katodowe w kanale lewym i prawym były także zbliżone. Zależy to od lamp mocy i sterujących.

Jak widać regulacja samej końcówki mocy nie  jest prosta.

Teraz wkładamy lampy przedwzmacniacza i pierwszego inwertera (L1A, L1B. L2A. L2B). Po rozgrzaniu się lamp sprawdzamy czy napięcie żarzenia jest prawidłowe (6,3V+/-5%).

Pozostaje jeszcze wyregulować prądy anodowe lamp L1 i L2. Już na początku należy przyjąć, czy stosujemy obie lampy 6N2P, czy wejściową będzie 6N2P a odwracaczem E88CC, bowiem do tych konkretnych lamp należy dobrać wartości rezystorów.

Przy użyciu obu lamp 6N2P wartości rezystorów będą inne, ze względu na mniejszy prąd anodowy lamp.

Podłączenie sprzężenia zwrotnego

Gdy uruchomiliśmy wzmacniacz warto podłączyć sprzężenie zwrotne. Poprawi się liniowość wzmacniacza, poszerzy pasmo przenoszenia, zmniejszą zakłócenia, chociaż jednocześnie zmniejszy wzmocnienie.

Wysokość sprzężenia zwrotnego możemy regulować w dość szerokich granicach za pomocą zmiany wartości rezystora R3. Po próbach praktycznych przyjąłem wartość rezystora  25-28k za optymalną dla potencjometru siły głosu 100k, natomiast dla potencjometru o wartości 50 k można przyjąć trochę mniejszą wartość R3, by zmniejszyć czułość wzmacniacza, bowiem potencjometr o niższej rezystancji inaczej reaguje na kręcenie gałką.

Ważne jest, aby sprzężenie zwrotne było UJEMNE, czyli powinno zmniejszać wzmocnienie wzmacniacza. Dokonuje się tego podłączając przewód sprzężenia do właściwego wyjścia transformatora głośnikowego (zobacz koniecznie na schemat wzmacniacza). Jest to ważny moment podczas uruchomiania wzmacniacza, bowiem niewłaściwe podłączenie przewodu spowoduje, ze pojawi się dodatnie sprzężenie zwrotne, co może skutkować wzbudzeniem się wzmacniacza i jego uszkodzeniem. Wprawdzie mamy 50% szans, ze podłączymy prawidłowo, ale ryzyko jest spore, dlatego proponuję nie spieszyć się i przygotować prosty przyrząd pomiarowy. Będzie składać się  ze źródła sygnału (generatora) oraz multimetru lub (lepiej) oscyloskopu. Sygnał może mieć dowolny kształt przebiegu i częstotliwość, jeżeli dysponujemy oscyloskopem. Gdy dysponujemy tylko multimetrem, użyjemy sygnału sinusoidalnego o częstotliwości 50Hz pobranego z transformatorka o niskim napięciu wyjściowym. Amplituda sygnału nie powinna przekraczać 1V, stąd jeszcze konieczność  zredukowania sygnału za pomocą potencjometru lub dzielnika napięcia by nie przekroczyć1V. Sygnał wzorcowy podajemy do wejścia wzmacniacza jednego z kanałów, natomiast do wyjścia głośnikowego podłączamy oscyloskop lub multimetr (woltomierz).

Obserwujemy sygnał na ekranie oscyloskopu, lub odczytujemy napięcie na wyjściu. Następnie jedno z wyjść transformatora głośnikowego podłączamy do masy, drugie łączymy z rezystorem R3. Obserwujemy poziom sygnału - jeżeli się ZMNIEJSZY to sprzężenie zwrotne jest podłączone prawidłowo. Jeżeli sygnał nie zmienił się lub zwiększył - zamieniamy miejscami końcówki wyjścia transformatora głośnikowego.

Sprzężenie zwrotne obejmuje aż 4 stopnie wzmacniacza i transformator głośnikowy. Powoduje to przesunięcia fazowe, stąd konieczność ich kompensacji za pomocą kondensatora C3. Jego wartość ustalamy doświadczalnie za pomocą generatora sygnałów prostokątnych i oscyloskopu. Zmieniając wartość kondensatora od 10pF do 50-80pF obserwujemy kształt sygnału prostokątnego o częstotliwości 1 kHz. Powinien być zbliżony do wzorcowego prostokąta. Wszelkie odchylenia, czy co gorsza, oscylacje pojawiające się na rysunku sygnału świadczą o nieprawidłowej wartości kondensatora.

Jeżeli nie mamy do dyspozycji generatora i oscyloskopu, możemy przyjąć wartość kondensatora z przedziału 39-54pF  


Ponieważ jest to piąta czy szósta wersja wzmacniacza, niektóre elementy dodawałem, inne usuwałem, mogą wystąpić pewne rozbieżności w opisie czy numeracji elementów. Jeżeli zauważysz niezgodność napisz, postaram się błąd usunąć.
Transformatory głośnikowe włożyłem do stalowych puszek i zamontowałem na wierzchu obudowy, co radykalnie zmniejszyło wpływ sprzężenia magnetycznego pochodzącego od transformatora zasilającego

Widoczne z boku szczeliny wentylacyjne okazały się niewystarczające. 
Wewnątrz obudowy w niektórych miejscach, temperatura powietrza dochodzi do 70 stopni. Sprawna wentylacja wymaga sporych zmian i bez otworów na górze obudowy chyba się nie obejdzie...
Największymi grzejnikami są rezystory katodowe R18 i redukcyjne zasilacza R103, R104. 
Lampy, mimo że są zamontowane na zewnątrz obudowy także wnoszą (poprzez podstawki) trochę ciepła do wnętrza obudowy.

Pomiary wzmacniacza
Wzmacniacz mierzyłem za pomocą oscyloskopu oraz generatora sygnałów sinusoidalnych, trójkątnych i prostokątnych, w  pasmie 10 Hz - 200 kHz , obciążając wyjście wzmacniacza rezystorem 5 omów.
Pasmo przenoszenia jest dość szerokie i  zależy od  stopnia sprzężenia zwrotnego (przynajmniej jego górny zakres).
I tak dla rezystora R3 o wartości 33k pasmo przenoszenia wynosi ok.65- 70 kHz (-3dB), natomiast przy zastosowaniu rezystora R3 o wartości 22k (większe sprzężenie), pasmo zwiększa się do ok. 100 kHz.
Ważnym testem na stabilność wzmacniacza jest obciążenie go pojemnością na wyjściu. Po dołączeniu na wyjście głośnikowe kondensatora o wartości 1 mikroF obserwujemy kształt sygnału prostokątnego (1 kHz i 20 kHz).
Przy mniejszym sprzężeniu zwrotnym stabilność jest znakomita, widzimy tylko lekkie zafalowanie sygnału. Przy większym sprzężeniu, stabilność się pogarsza, jak widać zwiększa się ilość zafalowań, ale nadal są to zafalowania gasnące, w gruncie rzeczy niegroźne. Także na kształt sygnału ma wyraźny wpływ rodzaj lampy na wejściu wzmacniacza - ECC88 ma wprawdzie mniejsze wzmocnienie, ale widzimy, że sygnał jest prawidłowy.

 

Sygnał 1 kHz

 

Sygnał 10 kHz

Sygnał 20 kHz.
Lampa na wejściu i w odwracaczach - 6N2P

20 kHz, kondensator 1 uF
Lampa wejściowa i odwracacze - 6N2P.
Widać tylko lekkie zafalowanie charakterystyki

Sygnał  20 kHz.
Lampa w I odwracaczu  - ECC88.
Amplituda sygnału o połowę mniejsza

20 kHz, kondensator 1 uF.
Lampa w I odwracaczu -  ECC88.
Widać  mniejszy wpływ na obciążenie pojemnością.

 

Wady i zalety wzmacniacza

Wady:
- niska sprawność związana z pracą w klasie A oraz żarzeniem 
- prądożerność (ok. 80W żarzenie, ok. 140W zasilanie anodowe)
- niewielka moc wzmacniacza,
- złożona konstrukcja (aż 20 triod),
- trudności w prawidłowym wyregulowaniu układu,
- kłopotliwe (i niepotrzebne) odprowadzanie dużych ilości ciepła,
- duża waga i rozmiary,
- spory koszt budowy
- niestety, parametry lamp 6N13S "rozjechały się" po kilku miesiącach użytkowania wzmacniacza. Wzmacniacz odstawiłem do poprawienia konstrukcji.

Uwaga ogólna:
Wzmacniacz jest trudny w budowie, a szczególnie w regulacjach. 
Nie polecam go do budowy przez elektroników bez praktyki w konstruowaniu lampowców.

Zalety:
- dobry dźwięk,
- dobre parametry mierzone,
- wzmacniacz wyłącznie triodowy.
- praca w klasie A (z wszystkimi tego zaletami i wadami),
- efektowny wygląd lamp mocy,
- łatwo dostępne i tanie lampy.

 

 

 

 

Spis elementów

Wzmacniacz (jeden kanał)

Rezystory (jeśli nie podano mocy, to 0,25W)
R1 – 470k,
R2, R4 – 1k,
R3 – 25-33k (dobrać),
R5 – 30k/0,5W,
R6 – 50k (dla E88CC)
R7, R10 – 500-700k,
R8 - 25-30k,
R9 – 0,8-1k,
R11, R22 – 96k,
R12 - 56k (dla E88CC)
R14, R23 - 4k,
R13, R20 – 470k,
R15, R19 - 10 omów/0,5W,
R19A - kilka omów/0,5W (opcjonalnie) lub zwora,
R16, R21 - 100k,
R17 – 15k/0,5W,
R18 - 390-420 omów/25W (dobrać)
Rpp - 0,5-1k (zapobiegają wzbudzaniu się wzmacniacza)
P – potencjometr 2x50k lub2x100k o charakterystyce logarytmicznej albo liniowej
Kondensatory
C1, C5 – 100 nF/400V 
C2 – 47 uF/400V
C3 – 33-56 pF
C4, C7, C8 – 100 nF/400V
C6 – 100 uF/400V
C9 – 470 nF/250V
C10 - 100 nF/400V (opcjonalnie)
L1, L3 - 6N2P (rosyjski odpowiednik ECC83),
L2 - E88CC, lub ECC88, 6N23P (rosyjska)
L4, L5 - 6N13S (rosyjska, podwójna trioda mocy)
Tr. gł. - transformator głośnikowy nawinięty wg opisu,
CON - zaciski śrubowe do druku,
Pp1, Pp2, Pp3 - wyprowadzenie do punków pomiarowych
Zasilacz

Rezystory, jeżeli nie podano mocy to 0,25W
R101 - kilka omów/5W, służy do redukcji napięcia zasilania gdy zachodzi potrzeba (opcjonalnie)
R102 - 5-8 omów/5W
R103, R104 - 50-68 omów/5W,
R105 - 70k,
R106 - 320k,
R107 R18 (L i P) - 100 omów,
R109 - 100-150 omów,
R110 - 650-750k - od wartości tego rezystora zależy czas opóźnienia załączania napięcia anodowego,
R111 - 200-300 omów, dobrać do jasności świecenia diod elektroluminescencyjnych D2, D3
R112, R113 - 100 omów,
C101 - 330-470uF/400V,
C102 - 100nF/400V,
C103, C104 - 220-330uF/400V,
C105, C106, C107  - 470uF/16V,
C108 - 22nF/630V
C109 - 47uF/100V
D1, D5 - dioda prostownicza 1A/1000V,
D2, D4 - dioda elektroluminescencyjna czerwona lub żółta,
D3 - dioda elektroluminescencyjna zielona,
M1 - mostek prostowniczy 10A/800V
B1, B2  bezpiecznik miniaturowy 0,5A/250V wraz z oprawą,
W - wyłącznik sieciowy, 1,5A/250V
PK1 - przekaźnik miniaturowy (np. firmy Relpol) na 5 lub 6 V napięcia zasilania. Jego styki (W2) powinny  mieć obciążalność 2-3A i być odporne na napięcie min. 250V napięcia zmiennego.
Tr - transformator zasilający 300W,  uzwojenia wtórne: ok. 260V/0,6A, oraz 3x 6,3V/8A


Dźwięk

Największą nagrodą dla konstruktora wzmacniacza audio (czy generalnie elementu zestawu audio) jest satysfakcjonujący go dźwięk. Oczywiście liczą się także inne sprawy, jak satysfakcja z pokonania trudności, wykonania pięknego przedmiotu, nabycie nowych umiejętności i wiedzy ale wszystko to sprowadza się do odpowiedzi na pytanie -  czy warto było włożyć tyle starań, pracy i pieniędzy?

Wzmacniacz ten budowałem przez ponad rok. I nie dlatego, że jest tak skomplikowany, ale budowałem kolejną wersję (czy nawet "podwersję") sprawdzając jak zakładane zmiany wpłyną na wzmacniacz. Niektóre z doświadczeń prowadziły w ślepą uliczkę, inne były satysfakcjonujące. Każdą z wersji słuchałem wiele tygodni, a czasem miesięcy, mogę więc podać kilka cech dźwięku prezentowanego przez ten wzmacniacz.

Przede wszystkim uderza to, iż dźwięk jest mocny, swobodny i naturalny. Bas zaskakuje swoją mocą i tym że potrafi tak nisko schodzić (pamiętajmy o "mizernej" mocy wzmacniacza!). Oczywiście na jego ilość i jakość będzie wpływała jakość transformatorów głośnikowych, a co nie mniej ważne jakość kolumn głośnikowych.

Tony średnie, szczególnie wokal brzmi bardzo naturalnie i plastycznie. Tony wysokie nie drażnią, są dość łagodne, ale niezbyt wyeksponowane.

Plan dźwiękowy ładnie poukładany, wyraźnie słychać w którym miejscu znajdują się instrumenty czy muzycy. 
Dla mnie jest to bardzo interesujący wzmacniacz.

Oczywiście trudno przewidzieć jak zachowa się wzmacniacz a Twoim zestawie, zależy to od bardzo wielu czynników: zastosowanych elementów, jakości wykonania (szczególnie transformatorów), staranności regulacji itp.

Nie mniej ważną, ale często pomijanym czynnikiem w ocenie jakiegoś elementu zestawu audio (niekoniecznie wzmacniacza) jest dopasowanie z pozostałymi elementami zestawu audio. Największy chyba wpływ na jakość dźwięku maja kolumny głośnikowe, od nich bowiem zależy szerokość pasma przenoszenia, jego równomierność, czy generowanie zniekształcenia. Współczesne układy elektroniczne bardzo łatwo zbudować tak, by wnosiły minimalne zniekształcenia przy bardzo szerokim paśmie częstotliwości, natomiast trudno zbudować (a może to niemożliwe?) kolumny głośnikowe o doskonałych parametrach.

Niemniej jednak każdy element toru audio wnosi jakąś cechę do prezentowanego dźwięku i od tego czy cechy te będą miały pozytywny czy negatywny wpływ, zależeć będzie nasza satysfakcja podczas słuchania nagrania.

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 elementy rozgrzewają się do wysokiej temperatury.  Łatwo o poparzenie!

Bibliografia


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