Ламповый предварительный унч. Ламповый предусилитель. Однотактный ламповый усилитель мощности звука

21.01.2022

Основой для этого лампового предусилителя будут распространённые однотактные в триодном включении. Мы спроектировали универсальный предварительный усилитель, который будет хорошо работать с широким ассортиментом радиоламп. Лампы можно ставить следующие - двойной триоды (без изменений цоколёвки): 12AU7, 12AV7, 12AY7, 12AT7/12AZ7 и 12AX7.

Схема предусилителя на лампе

Ламповый предусилитель на самом деле очень прост. Регулятор громкости (P1 на схеме) стоит на ламповом выходе, чтобы гарантировать, что уровень шума будет максимально низкий. Входной резистор (470k на схеме) может быть от 100к до 1м. Он нужен чтоб правильно нагрузить источник входного сигнала.

Схема выпрямителя питания лампы

Было решено, что сделаем простой выпрямитель на кенотроне для питания предусилителя. На малых уровнях тока (5-10 мА), падение напряжения в вакуумной трубе диода очень мало - всего 4 В для данного устройства. Пульсации выхода БП составляют 1,2 мВ на 257 В. То есть -107 дБ, короче получается очень тихий блок питания. Обратите внимание, конденсатор после выпрямителя 6CA4 не должен превышать 50 мкФ ёмкости.

Корпус сделан из алюминия, листовой алюминиевый внешний корпус и внутренняя панель. Для упрощения, решили смонтировать все компоненты на верхней панели. После постройки преампа просто вставьте его в корпус.

Блок питания, все компоненты, собраны на левой стороне блока, а компоненты предусилителя справа. Внутри металлический экран между двумя секциями. Одна важная особенность этой конструкции - переключатель ground lift . Всё шасси заземляется через разъем, его контакт заземления. Земля сигнала изолирована от корпуса переключателем ground lift . Это в некоторых случаях позволяет избежать гула, вызванного контуром заземления, когда оба корпуса заземлены через аудиоразъем. Далее показан вид компонентов предусилителя перед испытаниями.

Тестирование универсального лампового предусилителя

Первый шаг после сборки - это питание. Надо проверить все основные точки напряжения в схеме. Все напряжения должны быть в пределах разумной погрешности. Для настроек понадобится сигнал-генератор с регулируемым выход, двухканальный вольтметр переменного тока и осциллограф. Вот фотография устройства, в процессе наладки.

Генератор сигналов позволяет проверять ламповый предварительный усилитель на различных частотах и уровнях входного сигнала, осциллограф показывает форму входного и выходного сигналов, а вольтметр позволяет непосредственно вычислить коэффициент усиления на любой частоте. Вот графики усиления и фазы генерируемых сигналов.

Предупреждение : этот ламповый предусилитель использует высокое напряжение до 270 вольт. Прикосновение к потенциалам напряжения такой величины может привести к травме. Если вы не знакомы с проектами, которые используют эти уровни напряжения, настоятельно рекомендуется изучить технику безопасности.

Продолжаем обзор китайской ламповой аудиотехники.
Рассмотрим в обзоре предусилитель-буфер на лампах 6N3 (6Н3П).

Зачем нужны предусилитили аудиосигнала?

1. Усилить сигнал (по напряжению), чтобы громче играло. До уровня напряжения сигнала, который сможет раскачать усилитель мощности.
2. Усилить сигнала по току (напряжение сигнала при этом не сильно меняется, может быть даже меньше исходного сигнала). Используется для «прокачки» маломощных источников типа ЦАП (DAC), зв. карт, сотовых телефонов и прочее на усилки мощности или на высокоомные наушники. Результат работы усилка-буфера - сигнал будет звучать более детально.
3. Уменьшение искажений. Кажется странным, что добавление еще одного каскада усиления может уменьшить искажения. Иначе бы все схемы усилителей состояли из одного транзистора (лампы, микросхемы). Тут все зависит от сопротивления источника сигнала и вх. сопротивления приемника сигнала (заметим, на зв. частотах). Идеальное соотношение - низкое (желательно около нуля Ом) сопротивление на выходе источника сигнала и высокое (в несколько раз или порядков раз) на входе УНЧ дает самое лучшее качество передачи сигнала без искажений. В реальной жизни такое встречается далеко не всегда. Несогласование входных-выходных сопротивлений приводит к росту искажений. Для решения этой проблемы появляется еще один каскад-буфер. Такой каскад усиления имеет очень низкое выходное сопротивление. Его задача - согласование: источник-усилитель сигнала.
4. Коммутация, регулировка тембра, «улучшатели» звука, зв. процессоры и прочее встраивают обычно в предусилки.

В нашем случае - простой предусилок на лампах. П 4. отсутствует. П 1 работает только в случае нагрузки, сопротивлением больше 200 Ом. П2 и П3 работают отлично.

Перейдем к обзору этого аппарата.

Просил на обзор это усилок еще в мае 2016. Сколько стоил усилок тогда - я не помню. Выставил актуальную на данный момент цену в этом магазине. Согласились прислать в ноябре. Выслали 15 декабря 2016. А пришла посылка 13 янв. 2017 г.

Пришла посылка в серьезной упаковку - пупырка, лампы, трансформатор питания отдельно упакованы и прочее.

Лампы. Звездочка на двойных триодах 6N3. Возможно военная (китайская приемка)?

Размеры платы (с установленными лампами):

Трансформатор питания:

«Ушки» крепления транса были изогнуты как-то не так. Выровнял с помощью плоскогубцев и отвертки.

Первичная обмотка у меня только одна на 220 В (красная). Обещали еще на 110 В. Ну ладно. Пока не актуально.
Вторичные синяя - 170 В, белая - 6.3 В. Можно все три обмотки проверить тестером. Обмотка с самым большим сопротивлением - первичная (220 В), вторая (170 В) - анодное напряжение, с самым низким сопротивлением - накал ламп. Я для верности подключил транс к 220 В сети (через предохранитель на 1 А) и проверил тестером напряжение на вторичных обмотках.

Отключив от сети, вставляем в панельки две лампы и подключаем усилитель к трансформатору питания. На усилке все обозначено. Зажимы на плате отличные. Все достаточно изолировано. Но при анодном напряжении под 200 В лучше не лезть лишний раз в работающий усилитель пальцем.

Дурацкой подсветки электронных ламп светодиодами в моем экземпляре нету (но место под распайку есть:-). Подсветка - только естественная:-)

Используем как предусилитель-буфер
Подключаем к источнику сигнала и усилителю мощности. На верхней стороне усилка все обозначено, куда подключать.

У меня так подключено: комп (Flac)-> DAC Constantine + (Philips TDA 1545A + Analog Devices 826 opamp) по USB подключено -> пред сабж -> усилок Pioneer A-777 ->колонки полочные Mission M51. Пара усилок+АС дают нейтральный звук.

По результантам слушанья. Слушать только после прогрева ламп. Минут через 20 после включения. Иначе «песок» из колонок играет. Регулятор громкости - нормальный. Т.е. не трещит, при минимальной громкости не слышен звук, с балансом все ок, треска при вращении ручки нету. Удивительно, плюс аппарату однозначно. Обычно переменники китайские в регулировании звука косячные стоят.

Добавление аппарата из обзора в звуковой тракт- звук стал более насыщенным, высокие частоты стали звучать четче, тарелочки и щетки по барабанам звучат четко. Ламповой теплоты нет. Бубнежа нет. Фоновых шумов, наводок и прочих нехороших звуков нет. Транс такой конструкции тоже на усилок наводок не делает и не «гудит».Через минут 20 после включения транс нагревается градусов до 30. Тепленький такой и работает. Звук чуть-чуть «мягче» стал. Бас стал более четко выраженным и, как сказать, - бархатным:-). Гитарные соло - все ок. Это первый ламповый китайский аппарат, после включения которого можно нормально слушать тяжмет (и все остальное). Слушал свои стандартные тестовые диски - Gamma Ray (Land of the Free II) и Blackmore’s Night (Under a Violet Moon). Все отлично играет. Интереснее, чем без этой штуки.

При невысоком уровне громкости (ночью музыку через колонки слушаем) предусилок тоже дает отличный результат.

Потом послушал потяжелее - Amon Amarth (Jomsviking) - то же все отлично.

Еще Веру Брежневу послушал из браузера про знание пароля - тоже ок;-)

Вот такие выводы от прослушивания.

Использование как усилителя для наушников
Наушники должны быть сопротивлением от 200 Ом. Иначе усиления громкости звука не будет. Чем больше сопротивление наушников - тем больше усиление звука. У меня мониторные Beyerdynamic DT 990 Pro 250 Ом. Тракт - комп (Flac)-> DAC Constantine + (Philips TDA 1545A + Analog Devices 826 opamp) по USB подключено -> пред сабж ->Beyerdynamic DT 990 Pro. Усиления по громкости почти нету. Комфортно слушать на половине регулятора громкости сабжа. Результаты звука - такие же, как и при подключения большого усилка. Только звук чуток «жесте» (особенность наушников - они «жесткие»).

Выводы
Звук этого усилка мне очень понравился. Буду как пред использовать или усилок для наушников. Нужно будет его в норм. корпус поместить.

На этом заканчиваю обычную часть обзора.

Техническая часть обзора

Фото платы

Конденсатор фильтра питания анодного напряжения:

Верхняя крышка (она же экран):

Результаты измерений
Подаем на усилитель сигнал - синус 1 кГц 0.3 В (как выход с гнезда наушников сотового телефона)

Регулятор громкости на предусилителе на максимум.
Нагрузка усилителя - 50 Ом. Как видно с показаний осциллографа, усилитель при такой выходной нагрузке сигнал не усиливает, а наоборот уменьшает:

Нагрузка усилителя - 150 Ом. Как видно с показаний осциллографа, усилитель при такой выходной нагрузке сигнал не усиливает, а наоборот не много уменьшает:

Нагрузка усилителя - 300 Ом. Как видно с показаний осциллографа, усилитель при такой выходной нагрузке усиливает сигнал:

Без нагрузки. Точнее нагрузкой является регулятор громкости на 50 кОм, установленный на выходе усилителя:

Подаем на усилитель сигнал - прямоугольник 1 кГц 0.3 В. На выходе:

Подаем на усилитель сигнал - треугольник 1 кГц 0.3 В. На выходе:

RMAA 6.4.1:

Схема усилителя:

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

) было описано изготовления самого блока Usb кодека, а также фильтра нижних частот. В этой статье будет описана сборка лампового предварительного усилителя. Так как сигнал звуковой частоты с фильтра нижних частот слабоват для раскачки усилителя мощности, то необходимо дополнить конструкцию предварительным усилителем. Сразу была идея сделать «пред» ламповым, так как нравиться работать с лампами, да и звук уж больно хорош!

Да и как звучит:
«Звуковая USB карта с ламповым усилителем!» ))). Ну, перейдем к делу!
В результате умозаключений и раздумий, а также изучения материала вот отсюда и отсюда родилась вот такая схема:

В основу данной схемы был положен стандартный реостатный каскад на триоде:

Усиливаемый сигнал подается на управляющую сетку лампы л1. Под действием этого сигнала в анодной цепи лампы возникает пульсирующий ток, а на сопротивлении нагрузки Ra1 формируется напряжение усиливаемого сигнала. Падение напряжения на резисторе Ra1 с возрастанием анодного тока увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения на аноде лампы. при подаче максимального входного напряжения на сетку лампы, напряжение на аноде минимальное и наоборот. Конденсатор Ср1 препятствует прохождению постоянного анодного напряжения на следующие каскады. Резистор Rс1 - резистор утечки сетки - обеспечивает стекание сеточных зарядов на катод, а так же служит для подачи на сетку отрицательного напряжения смещения. Величина сопротивления резистора Rа1 не зависит от частоты, однако, коэффициент усиления такого каскада не остается постоянным во всем диапазоне частот. Уменьшение коэффициента усиления на низших частотах объясняется действием делителя напряжения, образованного конденсатором Ср1 и резистором Rс2. При уменьшении частоты входного сигнала сопротивление конденсатора Ср1 увеличивается, что приводит к перераспределению напряжения на делителе и к уменьшению напряжения, подаваемого на вход следующего каскада. С увеличением частоты сигнала сопротивление конденсатора Ср1 уменьшается до такого значения, что им можно пренебречь по сравнению с сопротивлением резистора Rс2. Однако в определенный момент на величину коэффициента усиления каскада начинают влиять паразитные емкости, например выходная емкость лампы первого каскада, емкость монтажа, а также входная емкость следующего каскада. Эти емкости шунтируют сопротивление нагрузки, тем самым уменьшая напряжение, подаваемое на вход следующего каскада.
На величину коэффициента усиления каскада решающее влияние оказывает величина сопротивления нагрузки Rа1. Однако величина сопротивления резистора Rа1 должна выбираться так, чтобы это не привело к значительному понижению постоянного напряжения на аноде лампы Л1. Резистор Rk1 и конденсатор Ск1 - элементы автоматического смещения. Вообще, сопротивление анодного резистора должно быть в пределах 3-5 (иногда до 10)Ri, где Ri – внутреннее сопротивление лампы. Если оно не указано, применяем основное уравнение лампы m=SRi, где m – коэффициент усиления, S – крутизна характеристики. Все эти значения можно взять из справочников по лампам, коих в интернете море.
Вот такая вот теория. Я выбрал эту схему в связи с простотой расчета и настройки данного каскада. Я применил в своей схеме двойной триод 6Н6П Выбор мой пал на него, потому, что хотелось к предварительному усилителю подключать еще и наушники, а эта лампа очень хорошо подошла для этих целей.
Нашел вот еще программу «Расчет лампового усилителя V1.0»
Решил попробовать просчитать в ней. Сперва добавил параметры лампы 6Н6П в базу данных ламп, так как таковой там не было:

Потом в самой программе произвел расчет:

В принципе, примерно так получилось и у меня, только подкорректировал потом номиналы для параллельного включения триодов.
Включение двух триодов в одной лампе в своей схеме я сделал параллельным. А зачем?
Применение параллельного включения позволяет:
- в два раза уменьшить внутреннее сопротивление лампы
- в два раза увеличить крутизну характеристики
- снизить шумы лампы
Немного пояснений к схеме:
1. Резисторы R5 и R8 необходимы для выравнивания амплитуды сигнала для каждого триода, подбираются экспериментально, это сделано для того, что параметры двух триодов в одном баллоне все таки отличаются друг от друга, особенно коэффициент усиления.
2. Резистор анодной нагрузки сделан общий для обеих триодов и составлен из четырех двух ваттных резисторов, соединенных параллельно для получения необходимого сопротивления, мощность выделяемая на них составляет около 8 Ватт.
3. Электролитические конденсаторы автоматического смещения С2 и С4 зашунтированы пленочными конденсаторами С3 и С5 - шунтирование электролитов не электролитическими конденсаторами (пленочными) улучшает звукопередачу в области высоких частот. Ёмкость их выбирают на один – два порядка меньше ёмкости электролитических.
4. Выходной конденсатор С6 - качественный пленочный, тут я применил «бутерброд» из нашего К73-17 и филиповсские типа МКТ, вот такие:

Как показало потом прослушивание, звучал этот «бутерброд» ох как не дурно!
5. Резистор R10 - нагрузочный для этого каскада.
6. Важный момент по поводу питания накала ламп. Так как у лампы 6Н6П ток накала равен примерно 750-800 мА, а усилителя потребуется два канала, то если запитывать напряжением 6,3 в обе лампы, накалы которых запараллелены, то получим 1,6 Ампера, а питать хочу постоянкой, дабы избавиться от лишнего фона и наводок. Приличный ток на накал получается! Но нити накала двух ламп соединил последовательно и запитал от 12 вольт, ток порядка 800 ма, так что обычного стабилизатора 7812 на небольшом радиаторе хватит «за голову».
Теперь следующий важный момент. В момент включения, когда лампы еще не нагрелись и нити накала разогреваются, на выходе предусилителя, а также на входе последующего каскада будут присутствовать все мыслимые и немыслимые наводки, проще говоря пока лампы не выдут
на свой рабочий режим, вход последующего усилителя мощности будет просто висеть «никуда не подключенным», когда лампы разогрелись, то все это «колдовство» конечно же исчезнет.
Чтоб избавиться от этого неприятного эффекта, собрал простое реле времени, которое включает реле с задержкой около 5 секунд. Реле, в свою очередь, своими нормально замкнутыми контактами, в момент включения коротит выход на общий провод, а по истечении
времени выдержки размыкает выход от общего провода. Вот схема:

Реле использовал наше, отечественное РЭС55. Во-первых, оно герметичное герконовое, во-вторых, в железном корпусе, от корпуса есть отдельный вывод, его соединил с общим проводом, дабы избежать наводок на контакты.

Поставил их две штуки, так как у этого реле только одни нормально замкнутые контакты, катушки их соединил параллельно.
Вот цоколевка этого реле:

Теперь чем все это дело запитать. Тут уже проблем нет, все уже давно пройдено!
Для питания использовал трансформатор ТАН-34

Для питания анодов ламп применил электронный дроссель на полевом транзисторе, как в
Для питания нитей накала - обычный стабилизатор 7812.
Вот, собственно схема:

Полевой транзистор в электронном дросселе используется типа 2SK2996 со стабилитроном внутри. В цепь общего провода стабилизатора 7812 включен диод, чтоб поднять напряжение примерно до 12,6 вольт.
Предварительный усилитель хотел сперва собирать навесным монтажем, но затем передумал. Потратил часика два, но развел плату на два канала. Изготовил плату, впаял детальки.
Ламповые панльки использовал вот такие, немножко их потом доработав

Вот, что получилось:

Блок питания так же был собран на печатной плате:

Файлы печатных плат предусилителя и блока питания
Было произведено прослушивание данного лампового девайса, звук очень достойный, хорошие мясистые не бубнящие низы очень порадовали. Получился, как говорят «теплый ламповый звук». С этой частью все. Следующая часть уже будет финальной, будет описано изготовление светодиодного индикатора уровня, а также оформление всего в корпус, который сейчас пока ищу.

Коротко, в основном фото (перезалил в хорошем качестве). Сразу скажу, что опыта и познаний в радиотехнике было мало, сделал много ошибок. Не являясь фанатичным любителем теплого лампового звука, для меня был интересен сам процесс сборки.

Самое сложное - найти выходные трансформаторы. Себе купил уже готовые от усилителя ТУ-100М (долго не выбирал, взял какие были). Каркас делал из алюминиевого профиля и запасом по прочности немного переборщил.

Верхнюю часть корпуса сделал из 3мм стали. Отверстия для трансформаторов и ламп были вырезаны лазером. Дно тоже было вырезано из 2мм стали с вентиляционными отверстиями:

Передняя панель из куска алюминия:

Схема

Оконечный усилитель собран по двухтактной схеме на двух лампах Г-807. Предварительный усилитель содержит два каскада усиления, собранных на двойном триоде 6Н9С (зарубежный аналог 6SL7).

Достоинства 6Н9С:
1) Лампа изначально разработана для звукового применения;
2) Два триода в баллоне;
3) Высокая линейность;
4) Широкое распространение, невысокая цена.

Недостатки 6Н9С:
1) Высокое внутреннее сопротивление.

Предоконечный усилитель (промежуточное звено между однотактным и двухтактным усилителями) собран по фазоинверсной схеме на двойном триоде 6Н9С, основное назначение –формирование из входного сигнала двух взаимно противофазных, равных по амплитуде сигналов. В схеме ТУ-100М лампа усиливает входной сигнал и усиленное ею напряжение поступает на сетку лампы первого плеча двухтактного усилителя.

Часть выходного напряжения первой лампы фазоинверсного усилителя подается на вход второй лампы этого усилителя. Напряжение, усиленное второй лампой фазоинверсного усилителя, поступает на сетку лампы второго плеча двухтактного
усилителя. Таким образом для первого плеча двухтактного усилителя сигнал проходит через одну лампу, а для второго через две.

Было бы лучше, если напряжение, подаваемое на вход первого плеча, было бы равно напряжению на вход второго плеча. Сделал немного другую схему, с измененным фазоинверсным каскадом.

Преимущества:
1) Пониженные требования к фильтрации напряжения питания;
2) Крайне низкий уровень шумов;
3) Равные выходные напряжения плеч.

На форумах нашел еще один вариант:

Панельки для ламп 6Н9С:

В корпусе усилителя собран ЦАП с возможностью подключения к компьютеру по USB:

Наладочный вариант:

Экраны трансформаторов, первые наброски на бумаге:

Вырезаны из 2мм стали:

После подгонки напильником и шлифовки:

Еще немного фотографий:

Немного почистил:

Цена: неоправданно дорого.
Проще купить готовый за 4-5 тыс руб. Но если кому-нибудь будет нужно, могу скинуть файлы для резки и для печатных плат.

Этот предварительный усилитель воспроизводит звук высокого качества, который максимально близок к оригиналу. Он выполнен с использованием лампы 5687, которая является двойным триодом. Пусть это малознакомое многим радиолюбителем название вас не пугает: её можно с успехом заменить на наши 6Н1П - 6Н3П.

В схеме лампового усилителя используется светодиодный стабилизатор и выходной трансформатор японской фирмы Тамура A4714. Предварительный усилитель использует двойной разрез лампы 5687, две триодные пробки для каждого канала, с каждого раздела, используя свои собственные сетки сопротивлением 220 Ом и свою пару зеленых 4 вольтовых светодиодов. Двойная секция используется для снижения лампового сопротивления, в результате чего улучшается её совместимость с выходным трансформатором, входная обмотка которого имеет сопротивление 5 кОм, а выходная 600 Ом. Эксплуатационное напряжение лампы 5687 составляет 115 В и 4 В, ток 25 мA. Первоначально была сделана попытка питать накал нити лампы переменным током, однако это привело к неоправданно большим помехам, поэтому используется для нагревателей постоянка.

Источник питания

В блоке питания использует лампа, мощный кенотрон RCA-83. Полупроводниковый аналоговый таймер OMRON применён для задержки питяния анодов ламп, чтобы была возможность при помощи выпрямителя производить разогрев. Последние 2 RC цепочки (резистор 3,6 кОм, конденсатор 220 мкФ и резистор 3,9 кОм, конденсатор 10 мкФ) отдельные для каждого канала, в дальнейшем вместо них планируется ставить CCS, так же для каждого канала свой. Конденсатор на 10 мкФ обязательно поставить из полистирола. Два дросселя 50H, сопротивлением 55 Ом. Для питания нити накала выпрямителя, лампы RCA-83, используется напряжение 5 В. Разогрев ламп 5687 обеспечивает диодный мост, собранный на быстродействующих диодах MUR860, за ним стоят 5 электролитических конденсаторов по 10 000 мкФ каждый. Стабилизатор LM317 совместно с резистором сопротивлением в 1,5 Ом обеспечивает напряжение в 11,5 вольт и ток в 830 мА. Для получения дополнительных сведений о конструкции блока питания рекомендуется смотреть статьи о проектировании источников питания для ламповых усилителей.

Изготовление корпуса

Ширина шасси определяется шириной выходного трансформатора, так как он является наиболее габаритным компонентом. В заготовках необходимо выдержать размеры их сопрягаемых частей. До начала сборки нужно самостоятельно просверлить необходимые отверстия под разъёмы и прочие установочные компоненты.

В окрашенные и высушенные панели вставляются установочные компоненты. Верхняя панель окрашена не была, она подверглась шлифовке и осталась цветом соответствующим цвету натурального алюминия.