^вверх

Next Sound

Наши Статьи

,

Ревизия однотактного усилителя с межкаскадным трансформатором

Nobu K.Shishido, Glass Audio Vol.9/97

Минуло только три года с момента появления моей статьи «Transformer Coupled WE-300B, Single-Ended Amp» (GA 1/94), которая, я полагаю, стала первой по данному типу усилителя в этом журнале. Как я был поражен, увидев череду однотактников на зимней выставке WCES'96 в Лас Вегасе, где прежде героями ходили транзисторные монстры. Мне трудно было поверить, что американские аудиофилы способны воспринять DHT-SE* ничтожной мощности даже после того, как издатель Glass Audio Эдвард Делл (Ed. Dell) подбил меня написать что-либо об audio в Японии и особенно об однотактниках.

Мне известно, что Jean Hiraga**, живший в Японии одно время, в своих статьях защищал японский audiocraib — DHT-SE и рупорные громкоговорители. Сейчас он работает во Франции и в Европе его деятельность довольно популярна. Но в Америке? Стране гигантских мощностей и гигантского всего остального. Я был крайне скептично настроен. Однако, реакция читателей на мои письма в GA заставила внонь обратиться к теме, что именуется мистическим японским аудиосообщестзом. Сама выставка WCES'96 и многочисленные ревю о DHT-SE в журналах убедили меня в том, что тема однотактников воспринята в Америке с энтузиазмом, запредельным для моего понимания. Только теперь я исполнен вдохновением большим, чем когда-либо, писать об однотактниках.

Улучшений 300В SE усилитель

Я спроектировал и построил усилитель на 300В с межкаскадным трансформатором в конце 70-х и полагал, что поставил точку в моих бесконечных играх с 300В. Однако, я ошибался. Выходит, что для улучшений еще остался запас. На рис. 1 дана схема моей новой улучшенной версии, включая все изменения, внесенные мной в первоначальную, опубликованную в GA 1/94. Наиболее значительным изменением было удаление конденсатора между первым каскадом и драйвером. Возможность прямой связи в предыдущих каскадах оправдывает значительную выгоду от применения межкаскадного трансформатора. Из-за того, что резистивное сопротивление первички IT (Interstage Transformer) мало, мы без усилий получаем высокое напряжение питания на аноде драйвера. Его хватает, чтобы и на катоде оно было столь высоким, чтоб управляющую сетку непосредственно соединить с выходом каскада усиления напряжения. При этом еще остается достаточная разница между анодом и катодом, чтобы драйверу работать в подходящем режиме.

Второе улучшение: схема SRPP входного каскада, главным образом отвечающего за усиление напряжения. Это позволило исключить большое сопротивление в аноде, потенциальный источник ухудшения звука.

Теперь я могу честно признаться, что не знаю, почему схема с межкаскадным трансом звучит лучше, равно как не знаю, почему сопротивление порядка нескольких десятков кОм на пути сигнала способно ухудшать звучание. Ведь восточная культура тем и отличается от западной, что мы менее расположены добиваться ответа на «почему это так работает», чем найти, что это вот работает, а вот это — нет. Другими словами, восточная культура более склонна к эмпирике, нежели к аналитическому изучению.

Хорошим примером здесь является китайская медицина, которая работает, но при этом не сходится с западной научной аналитической медициной. Мы не восприняли бы так однотактники, если б необходимо было перед тем «научно» объяснить их феномен. Однако, я не хочу, чтобы это понималось как то, что мы не желаем знать, почему так происходит. В связи с этим я глубоко признателен Reid'y Welch'y за попытку объяснить, почему межкаскадный трансформатор так работает (см. статью в GA «Driving the 300B» в 1/96). Это и есть прекрасный пример взаимосвязи двух культур.

Межкаскадник можно и подешевле

Мне известно, что многих любителей смущает запредельная цена межкаскадного транса Tango NC-20, который я использую. С этой целью я публикую информацию об альтернативных изделиях японского происхождения.

Таким можно считать Tango NC-16. Если вы соедините параллельно обе первичные обмотки, он будет держать ток 30 mА и импеданс первичной обмотки 2,6 кОм — вполне нормальный для 6F6 в триодном включении. Вы можете также включить параллельно вторичные обмотки, при этом получить трансформацию 1:2 и расширить диапазон. Можно их соединить последовательно и добиться увеличения напряжения в 4 раза, но при этом диапазон станет несколько уже. Стоимость NC-16 вдвое меньше цены NC-20.

Вы также можете использовать Tamura A-342. Для всех межкаскадных трансов Tamura характерно одно слабое место — суженный частотный диапазон, обычно от 30-50 Гц до 15 кГц,хотя качество их в этом диапазоне нареканий не вызывает. Другой их недостаток в том, что они довольно габаритны. Зато они выигрывают по цене. Помните, однако, что качество выходного трансформатора вместе с межкаскадным столь же важно, как и качество ламп. Потратьте на них столько, сколько сможете себе позволить, и лишь потом думайте об экзотических резисторах с конденсаторами. Их вы можете заменить позже, когда будут деньги.

Уменьшение искажений находится в противоречии с мощностью на аноде.

TABLE 1
WE-300B OPERATING CONDITIONS AND PLATE EFFICIENCY
PLATE VOLTAGE (V) GRID BIAS (V) PLATE CURRENT (mA) DC INPUT (W) LOAD RESISTANCE(Om) POWER OUTPUT (W) SECOND HARMONIC (dB) THIRD HARMONIC (dB) PLATE EFFICIENCY (%)
200 -42 30 6,0 2,0k 3,0 20 31 50
200 -39 40 8,0 2,5k 2,6 26 36 33
200 -37 50 10,0 2,5k 2,5 30 45 25
250 -55 30 7,5 2,0k 4,9 18 27 66
250 -65 30 7,5 4,5k 3,2 27 40 43
250 -52 40 10,0 3,0k 4,0 26 33 40
250 -50 50 12,5 2,5k 4,4 26 30 36
250 -48 60 15,0 2,0k 4,7 26 33 31
250 -48 60 15,0 2,7k 4,1 30 46 27
250 -45 80 20,0 1,5k 5,0 26 41 26
300 -65 40 12,0 2,5k 6,7 20 30 56
300 -63 50 15,0 2,0k 7,2 21 20 48
300 -63 50 15,0 3,0k 6,1 26 37 41
300 -61 60 18,0 2,4k 6,6 26 37 37
300 -61 60 18,0 3,4k 5,6 30 44 31
300 -58 80 24,0 1,7k 7,5 26 37 31
350 -76 50 17,5 3,6k 7,8 26 38 46
350 -76 50 17,5 5,0k 6,2 30 45 36
350 -74 60 21,0 2,0k 10,2 21 30 49
350 -74 60 21, 3,0k 8,3 26 38 40
350 -74 60 21,0 4,0k 7,0 30 44 33
350 -71 80 28,0 2,2k 9,6 26 39 38
400 -91 40 16,0 5,0k 8,4 26 37 63
400 -89 50 20,0 3,0k 11,5 21 31 68
400 -69 50 20,0 4,0k 9,4 25 38 47
400 -87 60 24,0 3,5k 10,5 26 38 44
400 -67 60 24,0 5,0k 8,3 30 46 36
400 -64 80 32,0 2,5k 12,5 25 37 39
MAXIMUM OPERATING CONDITIONS
450 -104 40 18,0 6,0k 9,5 26 36 53
450 -102 50 22,5 5,0k 10,7 27 39 46
450 -102 50 22,5 6,5k 9,0 30 45 40
450 -100 60 27,0 4,0k 12,5 26 38 46
450 -100 60 27,0 5,5k 10,1 30 44 37
450 -97 80 36,0 2,0k 17,8 21 30 40
450 -97 80 36,0 3,0k 11,5 26 37 32
450 -97 80 36,0 4,5k 11,5 31 45 32

Существует два пути уменьшения гармонических искажений в триодных однотактниках. Один из них — увеличение нагрузки в анодной цепи. Как видно из табл. 1, при тех же значениях Ер (напряжение на аноде) и Iр (анодный ток без сигнала) и, следовательно, при той же мощности на аноде, мы получим меньшие искажения при увеличении сопротивления нагрузки R(, правда ценой максимально возможной выходной мощности. То есть, полезная мощность в нагрузке снизится.

Положим, к примеру, рабочие условия для 300В: Ep=350V, Ip=60mA. Тогда мощность на аноде равна 21 Вт. При RL = 2 кОм в выходном сигнале содержится -21 дБ (около 10%) второй гармоники и -30 дБ (около 3 %) третьей гармоники при максимально возможной мощности 10,2 Вт, когда заметно клиппирование входного сигнала или отсечка выходного (либо оба условия выполняются одновременно). Если мы возьмем нагрузку RL = 3 кОм, то вторая гармоника будет равна —26 дБ (5 %), третья равна - 38 дБ (1,3 %), то есть вполовину меньше, чем было с нагрузкой в 2 кОм. Но мощность теперь уменьшилась до 8,3 Вт. Когда же возьмем RL =- 4 кОм, гармоники станут еще ниже: вторая -30 дБ (около 3 %), третья -44 дБ (около 0,6 %), а мощность упадет до 7 Вт. Так как кривые искажений для каждой RL пойдут параллельно друг другу в координатах выходной мощности,до определенного предела, мь могли бы ожидать дальнейшего снижения искажений при увеличении RL (в области мощностей ниже предельных). Но опять таки ценой падения максимально возможной мощности, которая соотносится с мощностью рассеяния на аноде. (Здесь принят термин эффективность анода, представляющий отношение выходной мощности к мощности, рассеяной на аноде — примечание Ред.).

При 2 кОм мы получим эффективность анода 49 %, при 3 кОм — 40 %, и при 4 кОм 33 %. То есть, имеем своеобразный обмен полезной мощности (падающей) на затраты энергии (растущие), нужно лишь определиться с подходящей нагрузкой для каждой конкретной цели.

В данном случае табл. 1 показывает, что наивысшее значение эффективности анода достижимо при следующих режимах: Ер = 250 V, Iр -30 mА, Ед = -55 V (сеточное смещение) и RL=2 кОм. При этом максимально возможная мощность в нагрузке — 4,9 Вт. Эти данные взяты из оригинальных материалов Western Electric, служащих для облегчения выбора режимов при определенной конструкторской задаче.

Вторым путем уменьшения искажений является метод их компенсации. То есть, гармоники, порожденные драйверным каскадом, должны быть уничтожены гармониками от выходной лампы. Об этом писал Reid Welch в другой статье «Harmonic Cancellation Improves the SE Amplifier» (GA 4/96). Этот метод уже давно используется среди японских строителей SE усилителей.

Старейший коммерческий усилитель, который мне запомнился (в конце 60-х) использованием компенсации на 300В, производился маленькой компанией с названием «Gallery Q». Наиболее подходящей драйверной лампой для этой цели являются лампы, применявшиеся в телевизионных приемниках для кадровой развертки: 12ВН7, 6АН4 и 6СК4. Они спроектированы специально для того, чтобы их искажения компенсировали (или полностью подавляли) нелинейность по вертикали в старых телевизионных трубках.

К примеру, когда «трехсотка» раскачивается через RC-цепь лампой 6АН4 при следующих режимах Ер = 400 V, Еg = -82 V, Iр= 82 mА (мощность на аноде 33 Вт) и RL = 3,5 кОм, то гармоники таковы — 0,35% (1 Вт), 1% (8 Вт), 2 % (10 Вт) и наступает клиппирование на 12 Вт при 6% искажений. Эффективность анода —37%. Значения искажений до предельной мощности в 12 Вт гораздо меньше, чем в случае, когда механизм компенсации не использовался. При тех же режимах — 0,8 % {1 Вт), 3% (8 Вт), 4% (10 Вт) и те же 6 % в точке клиппирования — 12 Вт. Сам по себе механизм компенсации не способен отодвинуть пределы клиппирования или отсечки при данном режиме, хотя может существенно снизить искажения при подходе к этой точке. То есть, при данном уровне искажений, достижима большая мощность, как было отмечено ReicToM Weich'eM во второй статье — весьма успешный пример другого метода уменьшения искажений.

Некоторые ошибочные понятия

Вывод R. Welch'a о том, что межкаскадный трансформатор должен инвертировать фазу сигнала, к сожалению, ошибочен***. Полярность не должна быть перевернута, если трансформатор используется нормальным образом: начало (или конец) первички подключено к аноду драйвера,начало (или конец) вторички — к сетке выходной лампы. Но не наоборот! То есть, не путать начала и концы обмоток, подключенных непосредственно к лампам.

То, что он считал нормальным соединением, на самом деле; являлось инверсным включением (возможно напутал начало и конец обмотки во вторичке), так как 2 % гармоник при 2 Вт — слишком много для 300В в тех режимах, которые Reid описал. Как видно из рис. 2,искажения 300В при 2 Вт выходной мощности чуть больше 1 % и никогда не достигают 2 % (2 Вт), пока какие-либо детали, включая лампы, не окажутся негодными. Либо это ошибка в схеме, как в случае с перевернутыми выводами у межкаскадного трансформатора.

Одно предостережение: лампа с зеркальной характеристикой передачи относительно выходной, не обязательно является лучшей по звуку. Хотя я не могу указать на серьезные результаты исследований, подтверждающие мою веру, я с крайним недоверием отношусь к тому,что кто-либо способен отметить разницу между 0,35 % и 0,8 % искажений на 1 Вт, или 1 % и 3 % на 8 Вт (рис. 2), когда доминируют гармоники низких порядков, главным образом вторая. Внимательное прочтение труда Russell'a Harnm'a «Tubes vs. Transistors — Is There an Audible Differences?» поддерживает эти сомнения. Мои эмпирические поиски подтверждают, что природа и качество элементов — ламп, трансформаторов и т. д. или комбинация их — создают более значительную разницу по звучанию, нежели формальное отличие в % искажений. Я нахожу, что слишком часто люди отмечают различия, имея тому причиной лишь величину гармоник.

Другая незначительная ошибка в статье R. Welch'a требует уточнения. При расчете мощности рассеяния на аноде в отсутствие сигнала (при усилении в классе — А), Е измеряется между катодом и анодом лампы. Тогда, в моей старой схеме за 1/94 Е должно быть равно 365 V (445-30) при токе Iр= 90 mА, что означает мощность рассеяния 33 Вт. При произвольном выборе точки максимальных искажений в 5 % на 10 Вт выходной мощности, эффективность анода моей 300В равна 30 %, не 25 %, при этом она не «шипит» на максимуме рассеяния 40 Вт.

По этой же теме, трехсотка г-на Welch'a (при правильном соединении межкаскадного трансформатора) работает с гораздо большей эффективностью анода, чем он представляет. Полагая, что его измеренное значение Ер от анода до «земли» равно 420 V при напряжении автосмещения в 70 V, действительное значение Еp=350V. Тогда при Iр =80mА, мощность на аноде равна 28 Вт. Это соответствует эффективности анода в 45 %, что при 5 % искажений (12,5 Вт) является одним из высочайших значений эффективности, реализуемых на 300В.

Из-за пары различий между старой схемой и представленной вновь, значения напряжений и токов, указанных в схемах, отличаются друг от друга. Сначала я использовал кенотрон 5U4GB довольно старой конструкции (года выпуска) и получил 470 V DC (выпрямленных) при подаче 450 V (переменного). Новый кенотрон 5U4GB позволил поднять выпрямленное напряжение до 500 V, так что мне пришлось включить последовательно резистор 100 Ом в цепь питания, чтобы сохранить нужные +470 V. Кроме того, в прошлой 300В эмиссия была выше, чем у средней по характеристикам лампы и я получил Iр = 90 mA при тех же Ер и резисторе в катоде (автосмещение). Значение Iр = 80 mA в новой схеме ближе к стандартному значению. Если захотите, можете работать и без резистора 100 Ом в цепи анодного питания, только следите, чтобы мощность рассеяния на аноде 300В не превышала предельно допустимых 40 Вт.

References
1. JAES,Vol21,No4, pp267-273;Перепечатка в GA 4/92, стр. 16-19, I 23-26 и 42.

Тонкости SE конструирования

1. Используйте выходные лампы с током в аноде большим, насколько возможно. Мне нравится использовать 300В с анодным током около 100 mA, что придает звучанию большую телесность и богатый бас. Однако, я особенно не усердствую, так как 100 mA являются почти предельным током для трехсотки (при указанных напряжениях на аноде), а мне бы не хотелось сокращать жизнь моих дорогостоящих 300В. Вместо них я использую модуляторный триод 801А с 90mA и Ер = 220 V и межкаскадным трансформатором. Это позволяет мне выжать 7 Вт мощности.

Вы бы удивились звучанию, которое дает этот триод при питании низкое Ер/высокий Iр, в сравнении с: обычно применяемым высокое Ер/ малый Iр. Когда лампа работает при отрицательных смещениях на сетке с Iр = 30 и Ер = 600 V, возможно получить 3,8 Вт с вялыми серединой и басом, характерными высокими, которые я называю «жестяными». Когда же я включаю в другом сочетании, звучание представляет собой сочетание лучших качеств двух великих ламп, при том, что звучат они совершенно отлично друг от друга — триоды 45 и 50. У 45 — свежие, ясные высокие, у 50 — мощный бас. Звучание 801А трансформируется в то, что я называю «супер 50».

2. Те же самые принципы применимы к лампам входных каскадов. Ничего необычного в том, что мой усилитель может состоять из выходных ламп во всех каскадах, то есть 6BQ5 (ЕL84/6П14П) в триодном включении по входу, 45-й триод в качестве драйвера, на выходе — модуляторный триод 800. Или так: триод WE437A**** по входу, усилителем напряжения, 6L6GC в триодном включении — драйвером, раскачивающим 805-й модуляторный триод. Это оттого, что указанные пампы работают с большими токами. Если вы используете лампы, предназначенные для усиления напряжения, выбирайте те, у которых выше крутизна, больше анодный ток и, как правило, низкое внутреннее сопротивление — рецепт лампы с хорошей звуковой сигнатурой. Лампы, подобные 12АХ7/6Н2П, работающие при токе менее 1 mA и Ri порядка нескольких десятков кОм, в моем выборе стоят последними.

3. Проектируйте свою схему таким образом, чтобы импеданс нагрузки на аноде был раз в 5, предпочтительно в 10 раз, выше внутреннего сопротивления источника.

4. Внимательно отнеситесь к нормированному напряжению электролита, шунтирующего катодный резистор, если вы считаете, что этот конденсатор ухудшает звук. Если конденсатор нормирован на 16 V, то есть в десяток раз больше, чем напряжение смещения, то как раз это может быть причиной ухудшения звука. Конденсатор хорошего качества с напряжением 6,3 V или 4 V может решить вашу проблему.

5. Конденсатор может изменить звук в хорошую или плохую сторону в зависимости от применяемого типа или вашего вкуса, вне зависимости от того, со смещением по постоянному напряжению он включен или без оного. Испытайте и то и другое, выбирайте, что вам больше подходит. Типичный случай — включение RIAA цепочки в корректоре, которую можно включить до и после разделительного конденсатора.

6. При подходящем смещении постоянным напряжением хороший электролит может «звучать» так же, даже лучше, чем пленочный конденсатор. Это означает, что вы можете использовать электролиты в качестве переходных емкостей (разделительных, проходных), что сэкономит вам место и деньги, когда требуется конденсатор довольно большой емкости, порядка 3-10мкФ. Следите, чтобы применяемые конденсаторы имели очень маленькую утечку на постоянном напряжении.

7. Не применяйте маленьких емкостей для шунтирования больших электролитов, не выбрасывайте денег на ветер.

8. Если вас не устраивает мощность усилителя на вашей прямонакальной лампе в SE включении, попытайтесь реализовать SEPP (Single-Ended Push-Pull), используя межкаскадный трансформатор, как фазоинвертор. На Фото 2 показаны мои последние усилия по созданию концепта SEPP на 45-х триодах, с гипертрофированными выходными трансформаторами, так,что их пришлось эвакуировать с основного шасси. Не требуйте от меня копий этой схемы, я пожалуй опубликую ее в будущем, но не сейчас.

Замечания по компенсации и искажениям

Поговорим о тонкостях проекта усилителя R. Welch'a на 417A/NC20/300B (417 — драйвер, NC20 — межкаскадный транс, 300В — выходной триод). При взгляде на линию нагрузки 417А открываются некоторые интересные моменты(заметьте, что на приведенных рисунках точка нулевого потенциала на сетке драйвера обозначена звездочкой).

В обоих случаях линия нагрузки практически горизонтальна, благодаря очень большому импедансу со стороны сетки 300В, пересчитанному в цепь первичной обмотки NC20. Однако, в момент, когда в цепи сетки 300В течет ток, нагрузка в аноде 417А различна для случаев рис.а и рис.b.

Для случая а, описываемого в статье R.W, линия нагрузки испытывает загиб (в анодно-сеточных координатах), когда на аноде 417А напряжение высоко. Благодаря своему низкому внутреннему сопротивлению R. = 1,8 кОм, лампа действительно способна «качнуть» трехсотку в режим А2 на коротких всплесках сигнала. При таких условиях тандем 417А/300В будет испытывать клиппирование на разных половинках сигнала, напоминая тем самым работу двухтактного усилителя. Я не сомневаюсь, что выбором подходящей рабочей точки 417А, можно без труда настроить схему 417A/NC20/300В на симметричное ограничение сигнала. А вот амплитуда сигнала на аноде драйвера до момента клиппирования частично зависит от выходного сопротивления источника (предусилителя, CD проигрывателя и пр.), от его способности отдавать неискаженный сигнал на сетку драйвера (или входной лампы); так что симметричность будет обусловлена взаимодействием источника и усилителя.

Иная ситуация в случае высоких искажений,когда одновременно обе лампы начнут работать с сеточными токами. Картина искажений достаточно сложна, так как от выхода до входа путь для сигнала крайне низкоомный. В таком случае ограничение сигнала абсолютно асимметрично и требование низкого выходного импеданса реализовано только на одной половине сигнала.

Малое смещение на сетке 417А (2 V или около того, по моим расчетам) усугубляет искажения. Действие контактной разности потенциалов начинает проявляться при -0,2-0,5 V для большинства ламп, через сетку начинает течь малопрогнозируемый по величине ток, определяемый в свою очередь загазованностью лампы, вторичной эмиссией и прочими факторами. Это мало касаемо 6SN7 (6Н8С) и мощных ламп со смещением на сетке -9 V и более, но весьма ощутимо для ламп с высоким m и смещением -1 -2 V.

Поэтому, когда выходная лампа и драйверная клиппируют одновременно,ток в сеточной цепи драйвера может вызвать непредсказуемое поведение предусилителя. Вообразите себе некий стабилитрон, включенный между предом и колонками, скачком опрокидывамый в проводящее состояние. Думаю, что большинству предусилителей это не понравится. Ламповые предусилители с катодным повторителем на выходе и разделительным конденсатором (микрофарад этак в 5) будут просто в шоке, когда емкость в 5 мкФ «выплюнет» свой заряд на вход усилителя мощности, а ОС попытается скомпенсировать (некоторое время) выброс на его выходе.Если это произойдет, можно попрощаться с ВЧ головками!

Столь пристальное внимание к фазировке трансформатора впрямую соотносится с положением линии нагрузки драйверной лампы; рабочая точка на ней играет определяющую роль в стабильности и клиппировании всего усилителя.

Случайно ли, либо осознанно, но Reid нащупал в своих поисках случай наихудшего стечения обстоятельств, которые способны повредить источник сигнала или, в лучшем случае, «отравить» звук: перевернутая фазировка межкаскадного трансформатора, когда все лампы клиппируют на одной полуволне, т. е. — одновременно.

Для двухтактных усилителей, с их обычной RC связью между каскадами, это условие не работает, так как поворот фазы происходит автоматически от каскада к каскаду, а оба плеча усилителя надежно изолированы друг от друга.

Однако, при трансформаторной связи оба драйвера раскачивают выход одновременно. Поэтому, чтобы избежать наихудшего сценария, описанного выше — все лампы клиппируют одновременно, крайне желательно, чтобы драйвер имел запас по амплитуде раскачки над выходной лампой. То есть, выходная лампа может влететь в ограничение по входу (за счет превышения потенциала сетки выше нуля, или из-за отрицательной полуволны, закрывающей лампу), но драйвер при этом должен иметь неискаженный сигнал на выходе (headroom driver — амплитудный запас драйвера).

С точки зрения максимального запаса, двойной триод 5687 (6Н6П) выглядит предпочтительнее, так как при I0 = 23 mA Ua = 180V имеет Ri около 2 кОм, подобно 417 А (только вместо усиления 43, имеет m = 16). Разница в том, что минимальное анодное напряжение (начало резкого роста сетки) для 5687 равно 61 V, а для 417 А оно равно 85 V (при условии, что рабочий режим у обеих Ua = 180 V, Iр =23 mA, в нагрузке — межкаскадный транс). Так что, 5687 имеет максимальную амплитуду сигнала на 24 V больше; ни 6SN7(6Н6С), ни 6J5 (6С2С), ни почти любая другая не достигают столь низкого значения на аноде при указанных условиях. В обратную сторону, на увеличение анодного напряжения, триод может работать вплоть до электрического пробоя между электродами. Так что, при напряжении питания +240 V и токе покоя 30 mA на каждую половинку, в схеме с межкаскадным трансформатором 1:1 в двухтакте 5687 способна выдать 250 V RMS — это на 6 дБ выше, чем требуется для раскачки пары трехсоток. Конечно, экстремальным решением будет использование пары же 300В в качестве драйверов, как это делают наши друзья в Японии. Это позволит снизить искажения до 2 % при 115 V RMS, достаточных для полной раскачки 300В, вплоть до клиппирования. С учетом того, что 2 % искажений в драйвере достались ценой $ 12000, то бескомпромиссный подход «Общества г-на Сакумы» (Sakuma Society). В оценке качества станет для такого изделия очень серьезным экзаменом.*****

Как всегда, единственный путь узнать истину, это построить аппарат, измерить его, а потом слушать.

Lynn T. Olson редактор ж. Positive Feedback

От редакции

В этом же блоке приведено письмо R. Welch's. Оно скорее характера извинительного, нежели полемического. При этом он бросает блестящее замечание:

— ...доминирующая 2-я гармоника в однотактных усилителях порождает интермодуляционные искажения f/MDJ. Они могут раз в 5 превосходить уровень обычных гармонических, в зависимости от сложности музыкального сигнала. Когда я не улавливаю искажений второго порядка, я все-таки определенно слышу /MD.

— ... индивидуальная восприимчивость к IMD очень различна. В соответствии с Radiotron Designers Handboock (4-е изд.), заметность этих искажений на слух снижается с расширением полосы воспроизведения. На стр. 609 приведены итоги тестов, проведенных Олсоном. Субъективные прослушивания однотактного 3-х ваттника на 2A3 с полосой до Т5 кГц дали следующие результаты: только ограниченное число слушателей указало на заметность 0,75 % обычных гармоник. Большинство тренированных ушей отметило порог в 1,8 %, как терпимый. Заметное проявление искажений было на уровне 2,5 %. Эти открытия очень интересны, особенно в контексте заявлений современных адептов SE (исходящие не от г-на Shishido), что уровень искажений однотактников реального значения не имеет...

* DHT-SE — Directly Heated Triode Single Ended, по-русски будет звучать, как Однотактники с Прямонакальными Выходными Триодами.

** Журналист франко-японского происхождения, редактор французского журнала для творческих аудиолюбителей. Вкратце о нем было в номере 2 «ВЕСТНИКА».

*** R. Welch менял фазу сигнала путем простой перемены выводов на вторичной обмотке. При этом, как он отмечал, происходило резкое сужение полосы и уменьшение мощности. Прим. Ред.

**** WE 437A по отзывам специалистов, является едва ли не лучшей лампой, спроектированной на WE для усиления сигналов в трансокеанских линиях связи. Характеристики, подобные 437А имеют WE417А/5842/6С45П. Основное отличие их от оригинала — значительно меньший ресурс и проявление микрофонного эффекта. Качеством, весьма сходным по звучанию, обладают 6СЗП/6С4П. Прим. Ред.

***** Не скрываемая желчь в сторону SS, где бытует мнение, что едва ли можно что-то дельное реализовать при стоимости аппарата менее $ 10000 - Прим. Ред.

Вестник А.Р.А. №4

Continue reading
1181 Hits

George Ohm живет в Харькове

Компания George Ohm, в отличие от большинства производителей на территории нашей Родины, делает усилительную технику для сцены. В последние пару лет Юрий Малышев увлекся домашним audio. Про его усилитель - Fast Imagination А. Белканов писал в журнале "C.A.V.". Воды с тех пор утекло много, много чего изменилось и в подходе к звукоусилению на фирме George Ohm. Малышев прислал к нам в редакцию целый трактат, где без утайки расписано, что они там у себя делают и как. Хоть бери и, по этой документации филиал в Питере открывай.

Напечатать все - нет решительно никакой возможности. Поэтому мы решили ознакомить читателя со схемотехникой (благо она едина и для профессионального применения и для быта) и с подходом в конструировании выходных трансформаторов. Ну кто, скажите на милость, и когда еще поделится такими секретами?

На Рис. приведена схема МХ-430. Эта машина отдает честных 2x200 Вт (при работе обоих каналов одновременно). Силовой трансформатор - 1300 Вт, удельная энергоемкость фильтра - 0,19 Дж/Вт выходной мощности. В усилителе применяется неглубокая ОС (4 или 12 дБ), хотя он способен работать и с отключенной обратной связью.

Схема PP усилителя MX-430

В выходном каскаде чаще всего применяются лучевые тетроды 6П41С (для варианта 200 Вт - 3 шт. в плече, для 500Вт - 7 шт. в плече). Такой огород, конечно, требует тщательного отбора ламп и регулировки при сборке и настройке. Усилитель очень молчалив - уровень шума - 100 дБ при чувствительности 0,775 V (0 дБ). Искажения при выходной мощности 100 Вт не превышают 2% (в полосе 30Гц - 20 кГц), при естественном снижении на малых уровнях. Вес аппарата не превышает 21- 22 кг. Такова формальная сторона дела. "Транзисторных" людей подобными параметрами не удивить; одновременно с тем, они лишены, быть может, главной радости при строительстве усилителей мощности - намотки выходных трансформаторов.О них и об их свойствах в трактате идет речь.

В любых моделях, начиная с бытовых по 25 - 45 Вт в канале, кончая "монстрами" с 2x500 Вт, применяется железо ПЛ (лента толщиной 0,3 мм). Для маломощных усилителей - трансформатор стержневой конструкции, для старших братьев - броневой, смотри Рис. 1. Для всех трансформаторов характерна особая конструкция вторички - со средней точкой. См. Рис. 2. Измерения показывают, что даже при минимальной ОС = 4 дБ, частотный диапазон расширяется вплоть до 120 - 130 кГц(хотя, как заметил мой приятель Д.Иордан: "Это же не генератор. К чему тратить убийственные усилия на то, что к звуку никакого отношения не имеет"). Как знать, как знать...

Упрощенная схема выходных трансформаторов

Обратная связь симметрично включена в катодную цепь второго каскада (в каждое плечо). Никаких ускоряющих цепочек в ОС на схеме не указано, быть может, при таком построении выходного трансформатора, в них нет необходимости. Чтобы ничего не упустить, приводим три таблицы данных на три типа трансформаторов. Сами изучайте и секреты мотайте на ус. Если и есть непонятные места, то мы в том не виноваты,таблицы приведены без купюр. Справка: каждый из рассмотренных типов трансформаторов изготовляется профессиональным намотчиком стечение 6-8 часов при автоматической подаче провода. Укладка и натяжение осуществляется вручную. До 70% времени, затраченного на полное изготовление трансформатора, уходит на укладку изоляции, обработку выводов, сборку пакета. Так что, господа самодельщики, делайте свои выводы. А наш совет будет таков: если Вы еще не чувствуете полной уверенности при расчете и изготовлении такой капризной штуки, как трансформатор, не рискуйте. Прислушайтесь к своему внутреннему голосу, чтобы не случилось как в том анекдоте, обращайтесь к профессионалам. С электричеством шутки плохи, тем более - со звуковым.

Таблицы моточных данных для трансформаторов

Вестник А.Р.А. №3

Continue reading
714 Hits

Tubesaurus Rex

Glass Audio. 1995. No. 1,J.C.Morrison

Яркий представитель американского audioaндегрэунда (a.a.а. - русская аббревиатура собственного приготовления - Ред.) - Дж Моррисон (J.C. Morrison) строит Hi-End у себя на дому. Судя по всему, никакой это не Hi-End, а просто настоящий звук, чего и вам желаем.

В молодые годы audio на радиостанциях и в кинотеатрах водилось всевозможное "усилительное зверье" Совершенно дикое. То, что в те времена считалось "произведением искусства"*1, по нынешним стандартам признается откровенным курьезом.

До появления недорогих постоянных магнитов, исполинские послевоенные динамики с катушкой подмагничивания и с магнитами альнико (тоже очень не маленькими) могли гордиться эффективностью свыше 100 Дб при 1 Вт на м. Да и рупорные колонки не являлись особой экзотикой.

КОЕ-ЧТО ОБ ИЗВЕСТНОМ

Основной заботой создателей audio были не мощность ради громкости или heardroom*2, но линейность и малость искажений.

Выходными лампами служили триоды, просто потому, что они работали лучше. Их низкое внутреннее сопротивление в совокупности с хорошей линейностью и коротким шлейфом продуктов искажений приводили к прекрасно звучавшим схемам. Мощность усилителя редко поднималась выше 5 Вт и ограничивалась лишь требованиями линейности. См. Рис.1.

Общая ОС применялась редко, так как возникающая при этом амплитудная компрессия давала довольно сомнительный прирост качества, да и звук получался, по мнению создателей, несколько странным. Признаком великих триодных усилителей было хорошее демпфирование, гладкий, но при этом точный звук, несложность и высокая надежность акустики.

Усилители не были слабым звеном в цепи воспроизведения, источники и громкоговорители приносили гораздо больше хлопот и требовали исследований. Конструирование и производство акустики являлось весьма затратным делом и хороший динамик стоил очень не дешево. Естественно, что колонки с высокой отдачей были привлекательнее и 600 мВт было достаточно для них, а уж триодный усилитель с 6-ю ваттами обладал более чем достаточным запасом мощности.

КОЕ-ЧТО НОВЕНЬКОЕ

Все это навело меня на мысль: а что сегодня применимо из всей этой "архаики"? Сработает ли сочетание выходных триодов и чувствительной акустики для современного audioфилa? Конструируя свой Tubesaurus Rex, я не ставил особой задачи повторить усилитель 40 - 50-х годов, но желал, чтобы старое сочеталось с новым, в надежде получить улучшение породы. Думая так, я внедрил некоторые современные "примочки", которые хорошо сказались на звуке.

Одна из них - дифференциальный драйвер с непосредственной связью с входным каскадом.*3 (См. схему).. Версии такой схемы известны всем вокруг, но в коммерческом производстве применялись на удивление редко, возможно из-за требований к подбору ламп и тонкому процессу настройки. Зато взамен получим хорошо балансируемую, широкополосную схему. А если применить резисторы с небольшим сопротивлением в анодах - схема будет очень быстра в передаче скоростных атак сигнала.

Непосредственная связь потребовала некоторых усилий и источник питания оказался в результате не слабым, но как раз здесь-то любители и смогут "оттянуться" со своими доработками и фантазией. Другой фокус заключался в оптимизации блока питания для схемы в классе А. Здесь я применил дроссель на входе фильтра и полипропиленовые конденсаторы. Это дало замечательный эффект на звук. Так что теперь я вряд ли вернусь к электролитам.

Хочу предостеречь "свернутых" от применения мегаФарад в питании и следовать тому, что указано. Еще один урок, уясненный из "прошлого": сглаживающий фильтр является фильтром НЧ. Так что не наворачивайте лишних конденсаторов в LC цепи и по достижении пульсаций в 0,01% нет особого смысла наращивать емкость фильтра. Следует помнить, что усилитель работает в классе А. Максимальное рассеяние тепла на анодах ламп происходит в отсутствие сигнала, и так как усилитель двухтактный, то потребляемый ток от источника будет болтаться в пределах 10-20 mА от тока покоя. Солидный дроссель фильтра (10 Генри, 60 Ом) легко препятствует качаниям анодного напряжения при малых изменениях тока, а потому каких-либо дополнительных элементов в фильтре не требуется. Выпрямители - кенотроны 5V3 и 5V4 *4 с низкими внутренними сопротивлениями и достаточными анодными токами.

ПРОСТО КАК 2АЗ *5

Как видно из Рис. 2, рабочим режимом для ламп типа 2АЗ является Ua= 250 V, Ia = 60 mА при Uc=-45V. Допустимо применение анодного напряжения Ua =300 - 350V. Каскады драйвера требуют 400 - 450 V. При разработке схемы я исходил из этих напряжений, отрицательное напряжение нужно для подачи на хвост первого дифференциального каскада.

Рекомендуемое сопротивление нагрузки между анодами выходных ламп при автоматическом смещении равно 5 кОм. Здесь требуются некоторые пояснения. Как водится, чем выше качество выходных трансформаторов, тем они дороже. Американским самодельщикам часто приходится приобретать их у фирм производителей, либо выменивать друг у друга на дефицитные детали.

Ни разу не читал и не видел, чтобы американец задался целью построить выходной транс, это у них не в крови. Тем не менее, у них не мало фирм, производящих очень хорошие выходники, в отличие от нас. Так что, если вы хотите, рискнуть - можно заказать любой. - Ред.

Использование триодов в выходном каскаде обладает важным достоинством: при любой данной нагрузке между анодами, сопротивление, пересчитанное во вторичную обмотку, будет существенно меньше, чем с применением лучевых тетродов или пентодов.*6

Триоду требуется сопротивление в аноде от двух до шести раз большее, чем его внутреннее сопротивление. Лучевые тетроды и пентоды более чувствительны к разбросу сопротивления между анодами. Так что на практике вы можете использовать то, что попадет под руку, в указанных пределах естественно, и такой трансформатор будет неплохо работать.

Скажем, разобрали вы на части свой старый Fisher 500B*7. Выходной трансформатор у него нормирован по импедансу первички на 7 кОм, то есть на 2 кОм больше, чем рекомендовано для 2АЗ с автосмещением. Конечно, большая, чем полагается нагрузка, изменит рабочий режим для любого триода, но при снижении выходной мощности мы получим меньшие искажения и плотный собранный звук за счет лучшего демпфирования (которое является отношением сопротивления со стороны первичной обмотки к внутреннему сопротивлению триодов выходного каскада).

Если же сопротивление по первичке найденного вами транса окажется ниже рекомендованного, то это сулит несколько большую отдачу в ваттах. В этом случае увеличение искажений второго порядка одним покажется очень приятным, другим такой звук - слишком теплым и "ламповым". Увеличение импеданса нагрузки по первичке практически не создает проблем: на RA-A= 7 кОм продукты искажений второго и третьего порядка на 20% ниже тех, что возникают при 5 кОм, а ожидаемое снижение мощности примерно в 1 Вт.

Может оказаться полезной и такая метода: слегка поднять анодное напряжение и при этом снизить ток через выходные лампы при работе на еще больший импеданс нагрузки (10 - 12 кОм). Трансформаторы с Fisher 500B спроектированы таким образом, чтобы работая со значительной общей петлей ОС, избежать звона и возбуждения.

КОЕ-ЧТО СО СТОРОНЫ

Если вам не доступен первоклассный транс на 5 кОм, откопайте старенький усилитель и вдохните в него новую триодную жизнь. Для этой цели подойдет любой двухтактник на 6L6 (наши 6ПЗС). Полная схема Tubesaurus Rex дана на Рис. 3. Если мой выбор ламп вам покажется слишком экзотическим, можете попробовать 6SN7 (6Н8С) вместо них. Комбинация ламп в драйвере имела своей целью обеспечить требуемое усиление при малых искажениях. 56-я лампа имеет прочную, жесткую конструкцию и звучание ее очень детально. Ранее она применялась в классических киноусилителях и может считаться предшественницей знаменитой 6J5 (6С2С) - бытовой версии WE262/ 347. Я полагаю, что ее большой анод отвечает за прекрасное воспроизведение середины. 6N7 (6Н7С) - мощная штука с усилением больше 30, на ней получается отличный драйвер при параллельном соединении половинок внутри баллона. Обе лампы не дороги и обе их версии, бытовая и индустриальная, звучат одинаково хорошо.

Я нашел некоторое улучшение в тональном балансе, используя лампы с низким усилением на входе и с большим на выходе драйвера. Если вы все-таки намерены поставить первой 6N7, то во втором каскаде используйте один баллон вместо двух 6N7. Большинство элементов схемы останется без изменений.

Чтобы минимизировать фон и ради компактности конструкции, блок питания организован на отдельном шасси.*8

Если вы добрались до старого усилителя на запчасти, то транс питания от него должен иметь все указанные в схеме напряжения, за исключением быть может макальных обмоток на кенотроны. Я использовал трансформатор с полным переменным напряжением между крайними точками 866 V при токе 350 mА.

Схема усилителя

ВСЕ СВЯЗИ ПОКОРОЧЕ!

Конструкция усилителя очень проста. Я слепил ее из двух, алюминиевых шасси, которые доступны от большинства поставщиков электронных компонентов. Избыток места дает возможность для дальнейших наворотов и модификаций. Все соединения point-to-point*9, с аккуратной пайкой.

Держите все катодные цепи как можно короче, а входной разъем поближе к первой лампе. Полезна разводка "земли" звездой, но я считаю более важным, чтобы все соединения и особенно катодные были по возможности короче.

Старые шасси часто имеют отверстия под октальные лампы и вам остается лишь грамотно использовать старое железо. Я порою использую старье для скорого макетирования.

Предпочитаю располагать по разным блокам цепи с переменными и постоянными напряжениями. В усилителях без ОС желательно уменьшение фона и шума любыми путями, включая экранирование ламп и короткие соединения. Так что, если у вас есть элементарные навыки конструирования, проблем с наводками и шумами не возникнет.

НЕ ОЧЕНЬ ПРОСТАЯ СВЯЗЬ

Если возможно, для "мягкого" включения применяйте variac *10, чтобы плавно подать напряжение на аноды. Закоротите вход, а к выходу подключите мощный резистор, эквивалент нагрузки. Перед включением предусилителя по входу и акустики по выходу, замерьте напряжение на эквиваленте, оно должно быть минимальным, не более единиц mV. Если не так, проверьте монтаж и особенно анодные соединения и "землю". Некоторые лампы могут потребовать настройки R0. Если при указанном катодном резисторе R2 смещение на катоде меньше 0,8V, на пиках будет возникать "хруст и скрежет". Если оно больше, есть риск подзапереть лампу и при малом токе звучание станет обедненным, тусклым. При очень малом смещении или вовсе его отсутствии на 6N7 (разница между катодами V3, V4 и анодами V1, V2) при сигнале на сетке возникает положительное напряжение, а с ним сеточный ток. На катодах разница должна быть как минимум +4 V. Вы можете подстроить R0 отрицательное напряжение источника питания, чтобы изменить распределение токов по каскадам. Шунтирующий конденсатор С в значительной мере отвечает за звук и рабочие режимы. Не пытайтесь отдельно запитывать каждый каскад. В нижний вывод катодного резистора первого каскада можно включить источник тока.

Такое усложнение пойдет определенно на пользу. Не закорачивайте катодные резисторы, так как общее сопротивление в катодах улучшает балансировку и дифференциальные характеристики каскадов.

На 6B4G при двухтактном включении в классе А должны получиться верные 7 Ватт. Для приличной громкости ваша акустика должна иметь чувствительность не хуже 95 дБ/1Вт/1м. Аudax, Focal и Dynaudio производят подходящие динамики. Ну и не забывайте про Altec А5 и А7, а также акустику Klipsh. Верю, если вы до сих пор не знали, на что способны триоды, то после экспериментов с ними, будете приятно удивлены.

От Редактора

Может показаться, что J.C. Моrrison этакий динозавр, года с 1901 как минимум. Нет, это молодой человек лет 32 - 35. живущий в Нью-Йорке, постоянно проводящий свободное время в клубе Fi, a в остальное - творящий ламповые конструкции с довольно символическими названиями - Dinosaur, Siren Song. Он не завернут на двухтактниках, скорее наоборот и в следующих выпусках "Вестника" мы дадим его предусилитель с распределенной цепочкой RIAA и однотактный усилитель мощности. Что касается Altec и Klipsh, не беда, что они большинству не доступны. Зато у нас еще можно без труда найти вполне приличной сохранности 2А11, 2А12, 4А32 и 4А28 и к ним высокочастотные головки, начиная с 1А13 и дальше. Кинотеатральные динамики, при определенных доработках, звучат очень здорово и, обладая чувствительностью не ниже 90 дБ, не потребуют мощности выше 10 Вт.

*1 Я так перевожу сочетание state of the art. - А.Б.

*2 headroom - запас по мощности перед явным ограничением.

*3 В авторской терминологии - двойной дифференциальный драйвер с прямой связью между каскадами. Можно и так назвать.

*4 подойдут 6Ц5С и 5ЦЗС из отечественных.

*5 Довольно известная у нас лампа 6С4С является скорее аналогом 6B4G. Для замены 2АЗ более подходит наша 2С4С (очень редкая), но она имеет неудобный накал -2В, вместо обычных 6,3 В.

*6 Преимущество не очевидное с первого взгляда, т.к. обычно пересчитывают нагрузку из вторичной с первичную. RA-A = n2Rнагр.. (Ред)

*7 В наших условиях может подойти "Прибой", либо какой-нибудь старенький ГУ-50 на 807 тетродах

*8 Мы не смогли привести фотографии конструкции, но укажем, что это двухэтажная этажерка из алюминиевых уголков, где на первом этаже расположен блок питания.

*9 Буквально точка к точке, когда элементы соединены друг с другом собственными выводами, без лишних проводов

Вестник А.Р.А. №1

Continue reading
627 Hits

Даешь ONGAKU!

и тогда я построил усилитель на 211 триоде и назвал его "ONGAKU"
Hiroyasu Kondo.Audio Note.Inc 
Кондо-сан делится своей мудростью.

В чем разница между Учителем и Кумиром? Во-первых, Учителя в Японии принято величать с приставкой -сан. Во - вторых, ему принято задавать вопросы. С Кумиром не так. Во - первых на него принято молиться. Во-вторых, вопросов задавать ему нельзя, поскольку он недосягаем. И тогда остается последовать христианской заповеди - Не Сотвори Себе Кумира.

Он производит устрашающее впечатление размерами своего баллона Но тот же 211-й может показаться устаревшим и слишком простеньким для снобов аудиоаппаратуры. Вероятно по этой причине так мало усилителей, использующих этот триод в своей схеме.

С точки зрения производителя усилитель подобного типа является вызовом обществу. Источник питания для него проектируется не так, как принято, поскольку анодное напряжение для 211-й лампы должно быть примерно 1000 V. При изготовлении усилителя мы должны уделять особое внимание защите корпуса от влаги и тщательной изоляции монтажа, чтобы исключить поражение электрическим током, если кто-нибудь полезет внутрь.

Одновременно, триод, подобный 211-му, является единственным из мощных ламп, обладающим столь высочайшим качеством. Анодно-сеточные характеристики 211-го и его собратьев более линейны, чем у остальных ламп для выходных каскадов. Для накала применена толстая вольфрамовая нить, расстояние между сеткой и катодом велико, а сетка просто и без затей намотана на траверзы по винтовой линии. Такой тип конструкции очень прочен и обещает долговременный высокий вакуум, поскольку специально спроектирован для индустриального и военного применения.

Из-за большого шага навивки сетки и высокого анодного напряжения "электронное облако" вокруг катода почти отсутствует, т.к. все эмитированные электроны прямиком с большой скоростью направляются к аноду. И это позволяет лампе работать почти в математически точно описанном режиме. Особенно здорово такие триоды работают с малыми сигналами, оставляя тональное качество сигнала чистым и нетронутым. Если драйвер удовлетворительно спроектирован, однотактный усилитель на триоде обладает прямо-таки невероятной линейностью, даже в отсутствие обратной связи. Все эти свойства воплощаются в превосходное звучание усилителя на 211-х.*1

ПРЕВОСХОДСТВО В ПРОСТОТЕ

Что означает термин/оценка - "хорошее звучание"? Существует немало различных объяснений. Однако, хороший звук - это прежде всего звук "натуральный, природный". Понятие "натуральности" звука опять же зависит от толкования самого слова "природа", "натура". Здесь могут сойтись разные точки зрения, к примеру, - звук без механических, привнесенных призвуков, или звук, подобный живому звучанию. Все слушатели согласятся, что натуральный звук должен быть свободен от "налипших" призвуков. Если слушать музыку долгое время, эти едва заметные включения способны парализовать восприятие слушателя, его настроение. Факторов, вносящих "механистичность" в звучание. предостаточно*2.

Довольно интересное открытие, что полное исключение "механических примесей" из звука, позволит воспроизвести действительно живой звук. Но как добиться этого, что нужно для этого сделать? Во-первых, мы должны упростить звуковую цепь. Во-вторых, мы должны тщательно отобрать элементы, используемые в устройстве.

В конце своего "золотого века" ламповая схемотехника достигла высочайшего уровня. Это было подобно эволюции динозавров на исходе исторического периода. Когда мне было лет 20, я направлял всю свою энергию на изучение "теории обратной связи". Вместо того, чтобы полностью сконцентрироваться на звуке, по неопытности можно двигаться ложным путем и в конце концов оказаться в точке, где теория совпадет с реальностью, Помню, как я пытался создать идеальную схему, способную воспроизвести настоящий звук, и мой паяльник был всегда горячим. Вопреки всем усилиям, я никак не мог преодолеть барьер, за которым находился звук. Методом проб и ошибок до меня дошло, наконец, что надо сделать усилитель, не требующий обратной связи. Затем я понял, что следует бороться за упрощение схемы уже без ОС, а также развивать собственные познания о характеристиках используемых материалов и их влиянии на звук.

На одной из аудио-выставок последних лет мы сравнили звучание транзисторного усилителя знаменитой фирмы с ламповым усилителем на 211-м триоде довольно приличного качества. К моему удивлению ламповый звучал в точности как транзисторный. Я ожидал от триода большего. Вероятно, это произошло из-за применения в нем обратной связи. Ясно, чтобы возвысить качество однотактного усилителя "над толпой", необходимо оптимизировать проект в целом и качество каждого элемента в отдельности. Еще недостаточно использовать только триод.

Я уточню еще раз, что следует упрощать конструкцию усилителя до мыслимого предела и тщательно отбирать детали и элементы высочайшего качества, чтобы воспроизвести "качество живого звука", свободного от "mechanical sound". Это наиболее важные соображения при создании идеального усилителя.

Я - "ЗА" ОДНОТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Однотактный усилитель представляет собой гениальную простоту в сравнении с другими типами, если при этом не требуется высокая выходная мощность. При подходящем выборе выходных ламп, однотактник даже без обратной связи способен быть очень линейным. При правильно подобранных элементах результаты будут превосходными и нас поразит высокая динамика даже в сравнении с наголову более мощными усилителями. Если проста схема... Другими словами, если количество элементов уменьшено хотя бы на один, то звук, производимый этим элементом, механический звук, уже будет исключен из общего хора. Звучит интригующе, но мы не можем запросто заявить, что "однотактник способен воспроизвести настоящий звук". Некоторые из них дают большие искажения. В этом плане выбор ламп очень важен. Искажения в выходном каскаде не могут быть исключены полностью, даже, если драйвер спроектирован с минимальными искажениями. В двухтактной схеме возможно подавление второй гармоники, возникшей в выходном каскаде. И этот метод этот довольно прост. По этой причине во многих классных усилителях применяется двухтактная топология.

Однако, многие заметят, что эти Р-Р делают звук не чистым. Определенно, что источником этого потенциально является разбаланс по плечам. Существующие элементы, в особенности выходные трансформаторы, не продвинуты в разработках в достаточной степени, чтобы разрешить эту проблему. Нарушение качества усиления звука из-за разбаланса, есть вопрос, над решением которого разработчики бьются уже более 30 лет. Именно на этом основании могут быть рекомендованы однотактные усилители, так как в них разбаланс отсутствует.

Существуют, однако, специфические вопросы, не ответив на которые, мы не можем говорить о хорошем однотактнике. Сказать короче - мы не вслепую стали энтузиастами однотактных усилителей.

ПРОБЛЕМЫ С ВЫХОДНЫМ ТРАНСФОРМАТОРОМ

Через трансформатор проходит большой постоянный ток. В результате чего, магнитопровод намагничивается, вызывая тем самым нарушения в характеристике передачи, особенно в нижнем звуковом диапазоне. Это может привести к резкому спаду или вовсе отсутствию низких в воспроизводимом сигнале. Чтобы исключить опасное намагничивание сердечника, в него вводят воздушный зазор. Чтобы сделать воспроизведение баса эффективнее, объем железа должен быть увеличен, а вместе с ним увеличен магнитный поток, отвечающий за мощность трансформатора.

Мир настолько же красив и прекрасен, насколько и отвратителен. Потери, порожденные введением зазора, тянут магнитные характеристики в кризис (посмотрите на кривые гистерезиса), заставляя тем самым основную кривую петли с ровным наклоном испытывать наклон все больший и больший по достижении насыщения.

С другой стороны, это действие улучшает линейность "мю" (проницаемость) на коротких участках петли, т.е. для малых сигналов.

Линеаризация "мю" для малых амплитуд улучшает способность передачи их. Тем самым достигается большая ясность и детальность в музыкальном воспроизведении. В двухтактных трансформаторах этот феномен не имеет места.

Простое увеличение объема железа, т.е. увеличение сердечника железа, не обязательно ведет к улучшению в воспроизведении. Проблема влияния материала пластин на тональное качество, увы остается. По этой причине мы делаем выходные трансформаторы для себя сами, не прибегая к услугам других. Стоит сказать, что мы тщательно отбираем материал, идущий на сердечники (отдавая отчет о важности разрешающей способности звучания), с тем, чтобы верно воспроизвести тональную чистоту сигнала. В наших трансформаторах применяются пластины EI, стянутые шпильками из немагнитного материала, ровно, как и короба, в которые мы затем погружаем трансформаторы. Затем следует заливка эпоксидным компаундом и выдержка в течение 24 часов, чтобы окончательно закрепить катушку и сердечник и исключить механические резонансы. Чтобы создать нужное натяжение провода, намотка производится в ручную. Ни один трансформатор в мире не создается с таким вниманием к результирующему тональному качеству.

ПОДБОР ВЫХОДНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ЛАМП

Характеристика мощности трансформатора обычно определяется в НЧ диапазоне, скажем в ваттах на частоте в 50 Гц при искажении в 3%. Они (искажения) представляют собой тип искажений тока и являются наиболее ощутимыми. Уровень их, создаваемый в выходном каскаде, зависит от соотношения внутреннего сопротивления лампы с импедансом нагрузки усилителя, пересчитанного в первичную обмотку. Трансформатор для Ongaku обеспечивает исключительное качество передачи во всем звуковом диапазоне из-за того, что импеданс приведенный к аноду лампы, исключительно высок (порядка 20 кОм) и в обмотках использовано серебро высокой пробы. Размеры трансформатора далеко за пределами обычного понимания.

Благодаря громадному сечению магнитопровода выходного трансформатора, усилитель показывает выдающиеся характеристики на НЧ в сравнении с другими, подобного типа. Думаем, что примени мы материалы с большей проницаемостью, то тональный баланс от этого только выиграл бы. Но пермалой имеет слабое место: он насыщается уже ниже рабочей точки по току, требуемой каскаду, и тем самым он не может обеспечить достаточную мощность на НЧ. Поэтому наш путь- тщательный отбор железа, совершенствование методов намотки катушек с тем, чтобы достичь оптимальных результатов по звуку.

КОНДЕНСАТОРЫ

В ламповых усилителях конденсаторы часто применяют для межкаскадной связи. Измерения последовательно включенного сопротивления показали его неожиданно большую величину. Для конденсатора малой емкости это не является исключением.

Эквивалентная схема реального конденсатора

Недостаток сидит в конструкции этих элементов. Наибольшим эффектом влияющим на тональное качество, является "межэлектродный шум", уловимая ухом энергия, обусловленная вышеуказанным резистором. Однажды появившись, шум постоянно будет возникать по всей площади между обкладками. Из-за того, что он имеет резонансный характер с высокой добротностью, то он эффективно воздействует на тембральную чистоту сигнала.

Воспроизводимый звук будет иметь металлическую окраску, либо будет подобен скрипу, который происходит при трении между собой высокополимерных пленок. Вопрос этот имеет частично электрическую и частично механическую природу.

Проблема применения конденсаторов не ограничена единственно вносимыми искажениями. Мы создаем конденсаторы, уделяя особое внимание материалам, с целью минимизации нарушений звукового сигнала. Обкладки их сделаны из тонкой серебряной фольги, а навивка ведется в ручную, чтобы точно контролировать натяжение ленты. Я помню, как был глубоко потресен, когда впервые услышал усилитель с такими конденсаторами. Звук его не с чем сравнить в этом мире, он свободен от металлической окраски, очень динамичен и приближен к живому звучанию. Пиццикато на нижних струнах имеет очень точные временные параметры. Хотя недостаток таких конденсаторов - высокая цена, их применение неизбежно, когда становится цель воспроизвести настоящий звук. В самом деле - это "любимая забава короля".

СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ ONGAKU

Схема сама по себе - ничего особенного. По входу стоит каскад SRPP, за ним следует обычный каскад усиления с анодной нагрузкой, а между ним м выходной лампой - катодный повторитель. Связь первого каскада со вторым и повторителя с 211-триодом непосредственная. Высокое напряжение порядка 500 V подано на второй каскад, с тем чтобы получить достаточную амплитуду раскачки на сетке выходной лампы. На катод повторителя подано отрицательное напряжение, и этим создается управляемое смещение на сетке 211-й Особенность схемы в источнике питания. Выпрямитель по мостовой схеме собран из четырех 5AR4, двойные аноды которых включены параллельно. Мы весьма тщательно отбираем лампы, так как их качество является определяющим на звук.

Схема Ongaku

ВЫХОДНОЙ ТРАНСФОРМАТОР С ОБМОТКАМИ И3 СЕРЕБРЯНОГО ПРОВОДА

Наибольшей ошибкой теоретических audio-маньяков нынешнего времени является их желание вовсе исключить трансформатор из схемы. Да во многих случаях трансформаторы способны в сильнейшей степени повлиять на качество звука в сторону ухудшения. Но также неверно везде совать OTL (output transformer less - бестрансформаторный выход усилителя) без подходящих на то экспериментов, не взирая на особенности конструкции.

Хотя они заявят, что с применением трансформатора разрешающая способность усилителя падает, вместе с тем известно, что с ним достижимо такое ощущение музыки, которое не снилось со схемой OTL. Соответственно, мы прикладываем усилия, чтобы разрешающая способность по звучанию с нашими трансформаторами была на высоте. Я до сих пор помню шок, испытанный от звучания МС-трансформатора, намотанного серебром. Было это 13 лет назад в 1979 году. Используя серебро, мы решили "проблему, связанную с шумом трансформатора", которую безуспешно пытались одолеть в студии записи. С того времени мы все больше и больше стали применять серебро в звуке. Наконец, мы пришли к заключению, что по магнитным свойствам серебро гораздо лучше меди. Ведь проводник, по которому течет ток, обладает магнитными свойствами. По серебряному ток направляется стремительным потоком без порогов и водопадов на пути. Особенно здорово серебро работает на малых сигналах. Если выходной трансформатор намотан серебром, то тембральная чистота становится еще выше, что делает ламповый усилитель столь музыкальным. В некоторых наших усилителях, таких как KEGON/C, из соображений стоимости медь применяется только в первичной обмотке, во вторичной - серебро.

ПРОЧИЕ МЕЛОЧИ

С целью усиления тональной чистоты, шасси ONGAKU выполнено из чистой меди. В целом конструкция представляет собой два моно, дабы исключить взаимодействие каналов между собой. Реализация этого требования привела к увеличению размеров шасси и общего веса. В конце концов, одной из причин всемирной популярности ONGAKU является тщательнейшее исполнение всех его деталей.

ЭПИЛОГ

В результате наших стараний усилитель на 211-х триодах способен действительно воспроизводить музыку. Пожалуй, это оптимальный усилитель для слушания классического жанра. Он не только восстанавливает живые звуки, но и позволяет точно определить положение инструментов на сцене. Когда мы, к примеру, воспроизводим скрипичный концерт, то звучание первой скрипки более рельефное, чем у других инструментов. Вдобавок вся музыка абсолютно свободна от металлических призвуков. Никогда я еще не слышал столь утонченного и деликатного звучания. Как бы мы назвали то, что получилось? Есть только одно слово для описания столь волшебного звука, это слово - ONGAKU.

Мы должны признать, что овладеть секретами проектирования и создания audio aппapaтoв штука крайне не простая.

ОТ РЕДАКЦИИ

Ну вот... Теперь российские самопальщики наскоро познакомились со схемой ONGAKU и философией г-на Кондо-сан. В самом деле, в схеме нет никаких фокусов, кроме быть может самого главного секрета - выходного трансформатора. Ну и особых конденсаторов, непростых резисторов, ламп, подобранных таким образом, чтобы их суммарная характеристика передачи давала бы минимальный процент 2-й гармоники. То есть получается, что при внешней простоте и изяществе схемы, дело за малым - применить элементы того качества, которое и создает этому усилителю славу одного из самых музыкальных усилителей в мире.

Вестник А.Р.А. №1

Continue reading
720 Hits

Корректор для винила

Цепи RIAA используемые в схемах с пассивной коррекцией

Схема корректора RIAA для воспроизведения виниловых пластинок была разработана по просьбе А. Белканова (и при его участии) для сессии прослушивания ламп 12АХ7 и 12AU7.

Для начала было оговооено ТЗ (техническое задание). Основными пунктами его стали следующие требования:

1. Перегрузочная способность по входу не ниже 30 дБ относительно выходного напряжения с головки звукоснимателя — 3 мВ, на частоте 1000Гц.

2. Отклонение характеристики передачи от нормированной — не более 0.25 дБ.

3. Использование каскадов с анодной нагрузкой, только при таком включении максимально проявляется сигнатура лампы.

4. Отношение сигнал/шум (в этом случае кривая взвешивания не применяется) — не хуже 65 дБ.

Для реализации требований была выбрана схема с сосредоточенной пассивной цепью коррекции с тремя каскадами усиления. Достоинства такой схемы:

а. Меньшая чувствительность к требованию запаса по усилению. В схемах с ОС порой возникают проблемы с этим при замене одной лампы на другую.

b. Рекомендуемые RIAA/IEC полюса и нули передаточной функции (постоянные времени) легче поддаются расчету; к тому же зависимость элементов друг от друга (в плане точного подбора их для соответствия постоянным времени) достаточно линейна и прогнозируема.

c. Собственно цепь коррекции легче проверяется. Ее можно без хлопот отдельно прогнать от звукового генератора, предварительно установив перед ней инверсную RIAA (анти-RIAA) и таким образом с предельной точностью выявить отклонения от нормированной характеристики. В то же время включение корректирующей цепи в ОС требует постройки всей схемы усиления и лишь затем проверки работоспособности ее.

d. Такая схема позволяет в дальнейшем применить распределенную цепь коррекции и тем самым увеличить перегрузочную способность и уменьшить интермодуляционные искажения. Если нам предоставят место в следующем номере журнала, мы готовы предложить свои решения этого вопроса (конечно предоставлю, для хорошего дела места не жалко — Редактор).

Схема корректора 12AX7

Кроме уже известных 12АХ7 и 12AU7, выбранных из соображений оценки работы их в звуковом тракте, применен высокочастотный триод 6СЗП. Во-первых, потому что крутизна его высока, что позволяет получить низкое приведенное ко входу напряжение шума. При статическом усилении 50, без труда можно получить 30-35, при этом анодная нагрузка не превышает 25-30 кОм. Это, в свою очередь, позволяет при стандартных напряжениях питания (250-270 В) работать с большим анодным током покоя и тем самым увеличить нагрузочную способность первого каскада. Во-вторых, вместе с ей подобной 6С4П, лампа обладает куда меньшей чувствительностью к вибрациям, чем 6С15П/6С45П. Напоследок — сквозная динамическая характеристика ее имеет большое подобие с характеристикой 12АХ7, что позволяет надеяться на компенсацию искажений (при таких незначительных амплитудах сигнала вряд ли можно ожидать зримого проявления компенсации — Редактор). Спасибо Д. Андронникову за первоначальную проработку этого вопроса.

К недостаткам данной схемы можно отнести несколько меньшую перегрузочную способность линейного каскада, стоящего до сосредоточенной корректирующей цепи, в сравнении со схемой с обратной связью. Хотя цифра в 35 дБ (реальное значение перегрузки до ограничения сигнала на входе) выглядит весьма внушительно.

При расчетах использованы рекомендации статьи Стенли Липшица (S. Lipshitz), ставшей классической за минувшие 20 лет.*

He скроем, мы проверили на точность расчета не один десяток схем и лишь единицы реализовали цепь RIAA математически верно. Это указывает на то, что даже серьезные производители игнорируют «школу» электротеники, полагаясь на некие «вкусовые» методы построения корректирующее цепи. И если отмечено, что иные корректоры звучат так или иначе, то в большинстве случаев это вызвано просто неверным расчетом.

В качестве корректирующей цепочки взята одна из двух, рекомендованных в данной статье. Весь расчет касается правой цепи. Расчетные соотношения для левой естественно иные, мы их не приводим.

Соотношения таковы:

R1 х С1 =2187 mS

R2 х С2 = 109.05 mS

R1 х С2 =750 mS

R1 / R2 =6.877

С1 / С2 = 2.916

Расчет начинают с произвольного выбора R1. Необходимо учесть, что в значение R1 входит выходное сопротивление предыдущего каскада. На высоких частотах (выше 3 кГц) нагрузкой для этого каскада будет только R1. Следовательно, R1 должен быть больше анодного резистора Ra в 5-7 раз, чтобы не шунтировать его с повышением частоты и, тем самым, не уменьшить усиления. К тому же R1 не должен вносить заметного шума, а ослабление сигнала делителем, образованным R1 и сопротивлением утечки второй лампы, не должно превышать 3 дБ.

Выходное сопротивление каскада с анодной нагрузкой рассчитывают по формуле:
Формула расчета выходного сопротивлениягде Ri — внутреннее сопротивление лампы, из анодных характеристик; m — усиление в данном режиме, из характеристик; Rk— катодный резистор смещения (может отсутствовать при расчете, если применено фиксированное смещение или резистор шунтирован конденсатором); Rа — анодный резистор нагрузки.

Чтобы изменение величины внутреннего сопротивления оказывало минимальное влияние на выходное сопротивление каскада, следует применять лампу с высокой крутизной. Однако не забудьте, что такие лампы жутко «микрофонят». Плюс к этому, они имеют довольно узкий раскрыв анодной характеристики, поэтому будет резонно работать при смещениях 2-3 В, не глубже. Это даст запас по перегрузке по входу (избыточный) и уверенность в том, что сетка не будет «есть» ток на пиках. Учтите также, что приведенная емкость ко входу головки способна сместить резонанс головки в слышимую область и к тому же излишне нагрузить генератор сигнала емкостным сопротивлением. Результатом может явиться излишняя окраска (резонанс) звучания и ощутимый шум (как правило, лампы с усилением больше 70 имеют высокое внутреннее сопротивление). Вот почему по входу мы используем 6СЗП/6С4П!

После выбора номинала R1 рассчитайте R2. Произведение R2C1 дает точку перегиба на частотной характеристике с Т4=318 mS, что соответствует нулю передаточной функции на частоте f4 = 500 Гц. Затем можно определить величину С2. Вот и все! Расчет окончен. Осталось лишь по известным соотношениям произвести проверку**.

Мы намеренно не касаемся выбора качественных элементов. Скажем лишь, что используем резисторы типов ВС и БЛП (углеродные и бороуглеродные), ПТМН (проволочные, безындуктивные), конденсаторы цепи RIAA — ФТ и полистрол (К71-5, -7, -4), на проход используем К40-У9 (бумага в масле) и тот же полистрол.

Схема с распределенной цепью RIAA

Примеры реализации распределенной RIAA цепочки и корректора с полностью балансной схемой (затея довольно дорогая, но определенно стоящая свеч) приведены на стр. 35. Также приводим две схемы, заслуживающие внимания для повторения. Здесь можно использовать октальные лампы, что в заметной степени делает звук более ясным, разборчивым, чистым, если хотите. Самыми предпочтительными из пальчиковых являются E88CC/6H23ПЕВ (Tesla, Teiefunken, Philips), 417A/ 5842/6С15П/6С45П, 6GК5/6С2П и, конечно, 6СЗП/6С4П. Кроме них остались еще октальные: 6SN7GT (Brimar, Sylvania, Tung-Sol), из отечественных 6Н8С предпочтительнее других саратовские и МЭЛЗ. Нам более по душе 1578 — специзготовление для военных. Прекрасно работают монотриоды 6С2С и 6С8С, хотя они менее доступны, чем «восьмерки». Как всегда можно использовать 6С5 RCA/6C5C в металле или со стеклянным баллоном. Если сумеете достать — 6Г1, шикарная лампа с большим раскрывом анодной характеристики.

Из ламп с высоким усилением рекомендуем 6SL7 (Brimar, GE, Sylvania) и аналогичные 6Н9С уже перечисленных заводов. Однако 1579 — лидер из всех, попавших к нам в руки. Из монотриодов хороши 6Ф5М и 6Г2 (100 и 70 усиление соответственно). В отношении металлического ободка на цоколе 6Н9С, 6Н8С, 6Ф5С и прочих — полная ерунда. Не ободок делает лампу хорошо звучащей, а высокие технологии данного завода. Карбонизированный никель в аноде звучит прекрасно, но попробуйте титанированный Ni+Mo, вот тогда посмотрим, чего стоят пустые легенды!

Схемы корректоров

* Journal of the A.E.S. 1979 June, Vol 27, №6, p-p458-481. Stanley P. Lipshitz. On RIAA Equalization Networks.

** Чтобы отделить мух от котлет, в схеме для оценки 12АХ7 мы провели замену 12AU7 на 12ВН7 (близкий эквивалент нашей 6Н6П). А когда наступит черед 12AU7, мы вернем их на место.

А. Пугачевский, «Золотая Середина»

Continue reading
1420 Hits

COPYRIGHT 20013  NEXT SOUND