Лампово-транзисторный усилитель НЧ своими руками.
Делаем несложный лампово-транзисторный усилитель низкой частоты своими руками.
Усилители низкой ( или звуковой) частоты находят широчайшее применение в современном мире. Практически ни одно устройство, способное воспроизвести звук, не обходится без усилителя НЧ. Радиолюбители тему построения усилителей НЧ также не обходят стороной и изготавливают усилители НЧ как на интегральных микросхемах, так и на транзисторах и даже на радиолампах.
Номенклатура выпускаемых промышленностью интегральных усилителей НЧ огромна, и позволяет создать усилитель на любой вкус. Но, представляет определенный интерес изготовление усилителя НЧ на дискретных элементах, да еще и экзотических (как для сегодняшних дней) –электронных лампах и германиевых транзисторах.
В этой статье будет рассказано об изготовлении лампово-транзисторного усилителя низкой частоты небольшой (до 4 Вт) мощности.
Для повторения выбрана схема стереофонического усилителя НЧ из брошюры «В помощь радиолюбителю» №53 , 1976 год.
Почему именно эта схема выбрана для повторения? Из-за ее очень необычного и своеобразного построения. Это лампово-транзисторный усилитель. Причем выходной каскад собран на мощных кремниевых транзисторах П702 , а каскады предварительного усиления собраны на электронной лампе 6Н23П. Изюминкой схемы является очень низкое анодное напряжение лампы 6Н23П-всего 18 В. Другими словами – в данной конструкции отсутствуют опасные высокие напряжения, обычные для электронных ламп- 200…250В.
Данный усилитель не претендует на очень высокие параметры, но для бытовых применений вполне себе подходит.
Оригинальная схема лампово-транзисторного усилителя НЧ из брошюры ВРЛ № 53 представлена ниже:
Входной сигнал через конденсатор 2С1 поступает на сетку левого ( по схеме) триода лампы 2Л1. Усиленный сигнал снимается с анода и поступает ( через эмиттерный повторитель на транзисторе 2Т1) на блок регулирования тембра. Далее сигнал поступает на регулятор громкости ( резистор R1), и далее, через конденсатор 2С3, на сетку правого ( по схеме) триода лампы 2Л1. Усиленный сигнал снимается с анода и подается на базу транзистора эмиттерного повторителя 2Т2. Эмиттерный повторитель служит для согласования высокого выходного сопротивления лампы 2Л1 и относительно низкого входного сопротивления оконечного усилителя мощности. Оконечный усилитель мощности собран на транзисторах 4Т1…4Т5. В выходной ступени применены мощные кремниевые транзисторы П702. Усилитель питается напряжением минус 30 В. Аноды ламп запитаны напряжением 18 В от параметрического стабилизатора на стабилитронах 2Д1 и 2Д2.
Накал лампы 2Л1 запитан постоянным напряжением 6,3 В.
Вот, вкратце, все об усилителе НЧ из брошюры ВРЛ №53…
Описание изготовленного мною экземпляра лампово-транзисторного усилителя НЧ.
Я не ставил целью заиметь стереоусилитель, поэтому был изготовлен один канал усилителя.
С целью соответствия схемы духу времени ( 70-е года прошлого столетия), решено было оконечный усилитель собрать полностью на германиевых транзисторах. В выходном каскаде применены мощные германиевые транзисторы П214. Напряжение питания выбрано минус 24 В.
Изготовленный мною лампово-транзисторный усилитель имеет следующие технические характеристики:
-выходная мощность на нагрузке 5 Ом-4 Вт;
-чувствительность –около 30 мВ;
-уровень шумов и фона при закороченном входе- 20 мВ;
-частотная характеристика при неравномерности +/- 1 дБ- 50 Гц…18 кГц.
Принципиальная фактическая схема лампово-транзисторного усилителя:
Входной сигнал через конденсатор С1 поступает на сетку левого (по схеме) триода электронной лампы VL1. В качестве VL1 использована лампа двойной триод типа 6Н23П. Данная лампа содержит в одном баллоне два идентичных триода.Применение электронной лампы во входном каскаде обеспечивает получение высокого входного сопротивления усилителя при минимуме шумов. Усиленный примерно в 4 раза сигнал снимается с анода лампы и через регулятор громкости R4 подается на сетку правого (по схеме) триода лампы VL1. Далее усиленный сигнал поступает на базу транзистора VT1, на котором собран эмиттерный повторитель. Суммарный коэффициент усиления по напряжению обоих триодов лампы составляет около 16 ( по 4 на каждый каскад). Лампа работает при низком анодном напряжении-около 20 В. Накал лампы питается постоянным напряжением 6 В. Для питания накала лампы VL1 применен интегральный стабилизатор типа 7906 (не путать с 7806) на напряжение 6 В, который предназначен для работы в цепях, где на общий провод подан плюс источника питания. Ток накала лампы составляет около 300 мА, поэтому интегральный стабилизатор необходимо установить на небольшой радиатор.
Разумеется, можно применить и питание накала ламп от соответствующей по напряжению обмотки силового трансформатора.
Эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 служит для согласования высокого выходного сопротивления лампы VL1 с низким входным сопротивлением оконечного усилителя. Оконечный усилитель собран по традиционной схеме полностью на германиевых транзисторах. В выходном каскаде работают транзисторы типа П214, установленные на радиаторы:
Налаживание усилителя не составляет особого труда.
Режимы работы лампы и транзисторов указаны на схеме. Каскады предварительного усиления наладки не требуют и при исправной лампе работают сразу.
Подбором резистора R14 устанавливают на средней точке оконечного усилителя напряжение, равное половине напряжения питания-минус 12 В. Ток покоя (примерно 40 мА ) устанавливается подбором резистора R15.
Печатная плата изготовлена методом ЛУТ:
Расположение основных узлов на плате :
Поскольку этот усилитель собирался как экспериментальный прототип, регулятор усиления я разместил прямо на плате. В других случаях этот регулятор, конечно же, размещается на передней панели устройства.
Общий вид собранного лампово-транзисторного УНЧ:
Для получения большей выходной мощности можно вместо использованного мной оконечного усилителя ( выделен на принципиальной схеме пунктирным прямоугольником) применить более мощный. Схем подобных усилителей полно в интернете-здесь есть простор для творчества.
Этот лампово-транзисторный усилитель НЧ изготовлен был по просьбе моего товарища для озвучивания радиопередач в гараже))).. Но он может быть применен и как внешний УНЧ для ноутбука, планшета и тому подобное. К нему можно даже подключить электрогитару, или создать на его основе комбоусилитель для электронных музыкальных инструментов.
Небольшое видео о работе этого лампово-транзисторного усилителя НЧ:
www.myhomehobby.net
ещё немного о «магических» свойствах ТЛЗ для музыкантов и аудиофилов / Pult.ru corporate blog / Habr
Одним из самых популярных материалов нашего блога на GT стал пост “Сеанс теплой ламповой магии с разоблачением”. Он коснулся расхожих стереотипов при оценке УМЗЧ с полупроводниковой и ламповой схемотехникой. Кроме того, бурным и живым стало обсуждение поста о гитарном ламповом усилении и цифровой эмуляции ламповых эффектов.
Некоторые из моих оппонентов в холиварах на эти темы заявили, что я, дескать, мало знаю о ТЛЗ, и все прелести оного совсем не в гармониках, а в трансформаторах, операционных усилителях и т.п. Оппоненты непрозрачно намекали, что нет подробных исследований спектрального состава искажений для ламповых и транзисторных усилителей.
В тех материалах я писал о том, что рано ставить точку в вопросе лампового звука, теперь, полагаю, пора. Совсем недавно мне попалось относительно свежее исследование физика Дэвида Кипортса, которое окончательно закрывает вопрос о природе и эффектах так называемого ТЛЗ (по крайней мере в вопросе гитарного усиления).
Психоакустика восприятия искажений
Как мы уже писали, в исследованиях Флетчера, Войшвилло и Алдошиной была выявлена разница между субъективным восприятием разных гармоник. В частности, исследования показали, что гармоники высокого порядка воспринимаются как выраженные неприятные искажения, а низкого, как более благозвучные или по крайней мере менее заметные. Также в исследованиях отмечалось, что нечетные гармоники (3-я, 5-я, 7-я, 15-я и т.п.) создают диссонирующие тоны и поэтому воспринимаются как неблагозвучные или дисгармоничные. Тоны, генерируемые четными гармониками, напротив, гармонично сочетаются основным звуком.
На этих исследованиях базируется большинство утверждений о том, что приятным для человеческого уха является звук тёплых (в прямом смысле) ламповых усилителей. Полупроводниковые уступают им в благозвучности искажений. Именно благозвучность ламп с успехом используется музыкантами и иногда ценится аудиофилами.
При этом доказано, что т.н. “честность” (верность воспроизведения) у современных “каменных” усилителей выше, т.к. уровень искажений в них значительно ниже. В 70-е ламповая техника имела преимущества, так как коэффициент гармоник был приблизительно равен для транзисторных и ламповых систем. Сегодня ситуация существенно отличается, так как большинство ламповых изделий десятки, а порой и в сотни раз сильнее искажает звук, по сравнению с аналогичным по цене полупроводниковым УМЗЧ.
Точка Дэвида Кипортса
Дэвид Кипортс, работающий в американском колледже Миллса, не придумал ничего нового. Но именно этого человека будут помнить как физика, препарировавшего ламповую ”магию” и доказавшего физическую природу психоакустических эффектов.
На всякий случай упрощенно опишу появление гармонических искажений при звукоусилении. Транзисторы (микросхемы) или вакуумные лампы позволяют увеличить электрическую мощность. В случае со звуком процесс усиления мощности сопряжен с появлением дополнительных сигналов другими частотами — т.е. гармоническими искажениями. Например, при усилении сигнала 300 Гц появляются сигналы 600, 900, 1 200 Гц, соответственно, вторая, третья и четвертая гармоники.
Дэвид Кипортс испытывал гитарные усилители, так как его интересовали именно любовь гитаристов. С т.н. аудиофильской лампой он не работал, и судя по его статье, он о ней не очень знает.
Ученый исследовал и сравнил гармонические искажения в усилителях Fender Pro Jr и Bugera BC15. Первый — полностью ламповый (на триодах реализованы предусилитель и оконечник), второй построен как гибрид (ламповое предусиление и транзисторный оконечник).
Ученый определил ряд закономерностей, которые касались этих усилителей.
Например, Fender Pro Jr в режиме работы без перегрузки был характерен низкий Кг, значительное преобладание четных гармоник, были выражены гармоники низкого порядка 2-я, 4-я. Режим перегрузки приводил к усилению 5-й гармоники по сравнению с 6-й, и ослаблению четных гармоник, на фоне некоторого усиления нечетных. Bugera BC15 в обоих режимах продемонстрировала выраженность нечетных гармоник, в основном 3-й и 5-й.
Кратко можно охарактеризовать выводы экспериментатора как то, что реализация усиления на транзисторах способствует появлению в результирующем сигнале большего количества неблагозвучных нечетных гармоник.
При этом появления гармоник высокого порядка, на которые ссылались авторы похожих публикаций в 70-е, не наблюдаются. Напротив, как в ламповом, так и в транзисторном усилителях порядок гармоних ограничен 6-й.
В своем исследовании физик даёт и психоакустическое обоснование благозвучности четных и неблагозвучности нечетных гармоник, а также называет причины, по которым ламповое усиление ценится у гитаристов.
Так усиливающийся сигнал электрогитар уже богат гармоническим содержанием. К исходным гармоникам этого сигнала перегруженный ламповый тракт способен добавить дополнительные гармоники к каждой из исходных. При этом наиболее выраженными из них будут четные, что и гарантирует необходимый эстетический музыкальный эффект.
Сухой остаток
Отраженные в исследовании Кипортса данные позволяют говорить о том, что известные эффекты благозвучности лампового звука имеют исключительно гармоническую природу. Также исследование свидетельствует о том, что ламповая техника в настоящий момент наиболее применима именно в качестве гитарного усиления, а также создания эстетически ценных музыкальных эффектов.
При этом классическую “лампу” сегодня можно эффективно заменить цифровыми эмуляциями (так как никакой проблемы в создании гармонических искажений при цифровой обработке сигнала сейчас нет). Отмечу, что последние пока не находят широкого концертного и репетиционного применения, в силу непривычности эксплуатации (многим проще купить лампу), однако все больше используются в студийной работе.
В HI-FI и Hi End лампы постепенно умирают, в связи со схемотехнической сложностью для достижения высокой верности воспроизведения, а также возможностью точной и недорогой цифровой имитации т. н. лампового звучания.
В этих сегментах ламповое усиление остаётся актуальным для создания уникальных и неоправданно дорогих аутентичных схемотехнических шедевров, рассчитанных на узкий круг ценителей. Также лампы эффективны в специализированном усилении для наушников, особенно для электростатических.
Джинса
В нашем каталоге предствален широкий ассортимент гитраных усилителей, а также ламповых УМЗЧ для воспроизведения музыки.
habr.com
Самый простой ламповый предусилитель за один вечер
На волне большого интереса к ламповой технике хочу описать конструкцию лампового предусилителя “для самых маленьких”. Или для не самых маленьких, но не имеющих времени для серьёзного углубления в ламповую схемотехнику, но желающих попробовать “ламповый звук” и посмотреть на приятное тёплое свечение ламп в темноте. Однозначно – характеристики данной конструкции более чем скромные, но при этом она весьма функциональна и – самое главное – не требует особых навыков для сборки и не содержит дорогих и редких элементов.
В основе конструкции – распространённая советская радиолампа 6Ж1П – “высокочастотный пентод с короткой характеристикой”. Его развёрнутые характеристики и особенности применения легко найти в интернете, в частности, на сайте, которым я сам пользуюсь – Магия ламп. Его главная особенность, благодаря которой мы выбираем именно его – способность работать с низким напряжением. Да, если вы интересуетесь ламповыми конструкциями – вы непременно должны знать, что анодное напряжение в большинстве из них – сотни вольт, а значит нужен анодный трансформатор, дорогостоящие конденсаторы на большое напряжение, выходной (по-сути понижающий) трансформатор и, в конце концов, меры предосторожности и навыки при сборке. Вторая – не менее важная – уникальная дешевизна и доступность. Все остальные детали – стандартные пассивные элементы. Заказать отдельно придётся, разве что только, линейный стабилизатор на 6В LM7806 (о нём – отдельно), но – и то – его можно заменить на регулируемый стабилизатор LM317 или вообще на конструкцию с транзистором и стабилитроном.
Итак, по порядку.
Данное устройство считается предварительным усилителем весьма условно из-за довольно низкого (единицы) коэффициента усиления, зависящего от напряжения питания. Основная функция устройства – согласование по уровню и выходному сопротивлению источника сигнала с нагрузкой, и, конечно же, внесение в сигнал небольшого уровня специфических искажений, свойственных ламповой технике.
Источником стерео сигнала для него может быть проигрыватель, цифро-аналоговый преобразователь (возможно, в составе звуковой карты) или электронный музыкальный иснтрумент (в т.ч. с высоким выходным сопротивлением). Выход с устройства подаётся
непосредственно на оконечный усилитель, или любое устройство с линейным входом.
Схема
Собрать данный прибор при наличии под рукой всех деталей можно действительно за один вечер с учётом корпусных работ (даже таких, как сверление больших отверстий под ламповые панельки). Корпус, к слову, настоятельно рекомендую взять металлический. Работы с электроникой займут едва ли час.
Действительно, на один каскад (в конструкции их два – на правый и левый канал) приходится всего лишь лампа (V1/V2), резистор в анодной цепи (R3/R5) и разделительный конденсатор на выходе (C3/C4). Помимо этого – потенциометр (R2/R4) для регулировки уровня входного сигнала (рекомендую линейный потенциометр сопротивлением приблизительно 50кОм – 100кОм), разделительный конденсатор на вход – по желанию (лично я ставить не стал).
Остальная часть схемы – цепи питания. C1, R1 и С2 – фильтр питания и линейный стабилизатор DA1. На микросхеме DA1 стоит немного остановиться. Она нужна для того, чтобы на накал радиоламп поступало не более требуемых 6,3В. В данной конструкции я использовал наиболее близкую по напряжению LM7806 выдающую 6В. Как я писал выше, можно заменить её другими решениями (о них, если будет потребность, расскажу отдельно). Так же можно было, конечно, сделать отдельное питание накала и отдельное питание анода. Это дало бы нам несколько больше возможностей, но – в то же время – значительно усложнило бы конструкцию. Зато при таком включении вся схема может питаться от стандартного адаптера напряжением 12-18В.
Теперь несколько очень важных слов об источнике питания. Как я писал выше, коэффициент усиления схемы и динамический диапазон тем выше, чем выше напряжение питания. Однако здесь есть ограничения. Максимальное анодное напряжения ламп учитывать не будем – оно довольно высоко, будем ориентироваться на слабое звено схемы – стабилизатор. Максимальное напряжение, которое можно подавать на его вход – 35В, максимальный ток – 1А. Нити накала двух ламп в сумме потребляют около 300мА. Казалось бы, запас довольно приличный. Однако на практике – чем больше потребляемая сила тока и входное напряжение – тем больше выделяет тепла стабилизатор. Точные тепловые характеристики и допуски приведены в даташитах. Поэтому максимально допустимое напряжение питания будет отчасти определяться теплоотводом (радиатором), на который будет установлен стабилизатор.
В моей конструкции, например, в качестве рассеивающей поверхности задействован металлический корпус устройства – микросхема через термопасту прикручена к стенке. К слову, изоляционная прокладка не потребуется если вы, как в большинстве классических решений, соедините корпус с минусом питания (в нашей конструкции питание однополярное и “минус” будет являться “массой” и, соответственно, экранировать схему). Корпус рассеивает тепло не слишком хорошо (за час работы не сильно, но ощутимо нагревается), поэтому я ограничил напряжение питания 12В. Если установить стабилизатор на достаточно массивный радиатор (только, пожалуйста, не переборщите! основная идея конструкции – компактность!!!), то напряжение можно увеличить до 18-20В. Достигать предельного значения 35В категорически не советую, поскольку при них значительно сокращается срок службы элемента и вскоре он может выйти из строя от перегрева!
Зелёные цифры на схеме рядом с выводами лампы – это номера электродов. Расположение электродов на стандартной семиконтактной панели приведено ниже.
На всякий случай здесь же – назначение контактов у линейного стабилизатора.
Ну и, наконец, сама конструкция.
Подойдёт любой металлический корпус размером с пачку сигарет. В моём случае это был некогда D-Link Media Converter. При помощи конусного сверла я сделал два больших отверстия диаметром 22мм панельки. Монтаж решено было делать навесным. Для подобной конструкции печатная плата – это совершенно излишнее. С таким количеством радиоэлементов хватило всего две контактные колодки по 10 контактов, и те не были задействованы полностью.
Не забываем про соединение земли “звездой” – все отводы, идущие по схеме на “массу” должны соединяться в одной точке с питанием и корпусом. Правда, опять же, для столь простой схемы с низким анодным напряжением данный принцип не критичен, хотя и стоит приучать себя соблюдать его везде. Опытные электронщики наверняка укажут мне, что провода внутри не разложены так, как это делают в сложных и дорогих усилителях. Конечно, стремиться к этому стоит, но не спроста я написал ещё в заголовке – “…за один вечер”. С такими условиями уже не до перфекционизма, но – с другой стороны – я считаю, это хорошая демонстрация того, что справится со сборкой устройства даже самый начинающий радиолюбитель.
Вот и всё. Правильно собранная конструкция работает сразу. Лично я звуком вполне доволе – уровню, по крайней мене, соответствует. Питать можно от обыкновенного адаптера, как уже писалось выше, напряжением 12-18В, но – желательно – стабилизированным. В этом случае будет снижена вероятность наводок по питанию. Слушал через Soundtech Series A на Quested S6, сигнал подавал с E-mu Tracker.
radiomonkeys.blogspot.com
