Ламповый предварительный усилитель с трансформаторным выходом. Ламповый усилитель. Питание предварительного усилителя

) 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.

Этот модуль предварительного усилителя с входным коммутатором был разработан французом JL. Vandersleyen для совместной работы с аудиофильскими усилителями мощности любого уровня. Он реализован на пентоде 6Ж32П (аналог EF86), позволяет подключить до четырёх источников сигнала и обеспечивает усиление в 16 дБ . Небольшая отключаемая НЧ-коррекция позволяет компенсировать влияние помещения прослушивания.

Внешний вид конструкции показан на рисунке:

(Увеличение по клику)

Технический характеристики усилителя:

Полоса частот (при неравномерности 1дБ) 10 Гц — 100 кГц
Полоса частот (при неравномерности 0,1дБ) 20 Гц — 50 кГц
Активная коррекция (см. описание) + 3 дБ на 50 Гц
Время нарастания <2 мксек
Искажения <0,1% при амплитуде сигнала 1 В в полосе 100 Гц — 10 кГц (на частоте 1 кГц типичное значение 0,03%)
Максимальный выходной сигнал ~30 В при искажениях до 2% (THD)
Глубина обратной связи — 18 дБ
Соотношение сигнал / шум> 90 дБ
Входное сопротивление 50 кОм
Выходное сопротивление непосредственно усилителя — 5кОм
Выходное сопротивление схемы — потенциометр 100K с логарифмической характеристикой
Разделение каналов > 50 дБ
Входы — RCA
Питание: 6V — 400 мА / 320 В постоянного тока — 7 мА
Размеры 135 х 100 х 30 мм

Благодаря довольно компактным размерам, блок может быть встроен в шасси готового усилителя или использоваться как самостоятельное устройство (с внешним блоком питания).

На рисунке 1 показан принцип работы каскада усиления.

Часть выходного сигнала подается обратно — на вход, в противофазе, для жесткого контроля коэффициента усиления схемы. Таким образом, отрицательная обратная связь глубиной 18 дБ снижает общий коэффициент усиления с +34 дБ до +16 дБ при одновременном снижении собственных искажений каскада.
Из-за уменьшения влияния RC-цепи обратной связи (C11, R31) на низких частотах, усиление схемы в этом диапазоне возрастает. При указанных значениях в 220 кОм и 3,3 нФ обеспечиваются прирост усиления на 3 дБ для частот ниже 100 Гц.(см. далее по тексту)

Предварительный усилитель реализован на пентоде 6Ж32П , который разрабатывался специально для применения во входных каскадах магнитофонов и отличается низким микрофонным эффектом и высокой линейностью.

Характеристика лампы имеет отличную линейность при напряжении смещения -3 В, и анодном напряжении от 50 В постоянного тока, напряжение на второй сетке 180В, на третьей — 0 В (характеристика выделена красным):

(Увеличение по клику)

Принципиальная схема

Схема предварительного усилителя показана на рисунке:

(Увеличение по клику)

Один из четырёх входов выбирается галетным переключателем S1. На схеме не указаны номиналы резисторов R1, R5, R9, R13, они выбираются, исходя из требуемой чувствительности входа.
Входное сопротивление усилителя составляет 50 кОм. Относительно низкое входное сопротивление лампы за счёт отрицательной обратной связи уменьшается ещё больше. Потому входное сопротивление схемы определяется в основном номиналом резистора R19.

Собственное усиление лампы 50, за счёт обратной связи уменьшается до 6,5.
Собственные искажения лампы за счёт ООС снизились до 0,03% при амплитуде сигнала 1В на выходе.

Обратите внимание, что собственный шум лампы , за счёт обратной связи не уменьшается, но при выбранных режимах получаются очень низким: отношение сигнал / шум превышает 90 дБ.

В цепь обратной связи добавлена RC-цепь, чтобы компенсировать потерю усиления на низких частотах, которая обычно возникает из-за недостаточного объёма помещения прослушивания. Как указывалось в начале статьи, подъём составляет 3 дБ для частот ниже 100Гц.

Если подобная функция вам не нужна, элементы C11-C12, D1, K1-K2 можно не устанавливать, а резисторы R31-R32 заменить перемычками.

Установка регулятора громкости на выходе предварительного усилителя является оптимальной для минимизации
соотношения сигнал / шум. При этом риск ввести каскад в режим ограничения исключён, так как для получения максимальной амплитуды сигнала на выходе в 30 В нужен входной сигнал амплитудой 4,6В! (редкий источник способен выдать)

Питание предварительного усилителя.

Напряжение накала ламп подается на контакты на печатной плате. Благодаря этому можно скоммутировать нити накала параллельно, тогда потребуется напряжение 6-6,3 В при токе потребления 400 мА. Или можно соединить нити накала обеих ламп последовательно, тогда потребуется напряжение 12В с током 200мА...

По анодному напряжению усилитель потребляет 7 мА. Если пересчитать номинал резистора R33, можно запитывать усилитель напряжением от 300 до 320 В постоянного тока.

Для включения НЧ-коррекции требуется напряжение +24 В постоянного тока для управления двумя 12-вольтовыми реле.

Конструкция предварительного усилителя

Печатные платы

Все элементы схемы, включая входные разъёмы, реле, галетный переключатель, регулятор громкости монтируются на печатных платах. (рис. 5). Все соединения выполнены на разъёмах, за исключением цепей накала, которые запаиваются непосредственно в плату.

Основная плата

Монтажная плата не имеет особенностей, на ней смонтированы все элементы схемы. Сначала запаиваются 7 контактов 1,3 мм (см. фото конструкции) , затем тринадцать перемычек. Остальные остальные элементы устанавливаются в порядке номеров схемы, последними монтируются потенциометр и галетный переключатель.
Общий провод (земля) подключается между двумя двойными входными разъемами RCA.

Вид платы со стороны проводников:

(Увеличение по клику)

Расположение элементов на плате:

(Увеличение по клику)

Плата ламп

Плата впаивается в основную плату усилителя посредством 5-мм контактов под углом 90 градусов.
Чертёж платы представлен на рисунке ниже:

Расположение элементов на плате ламп показано на рисунке:

Включение

Для проверки усилителя потребуется блок питания на 6 или 12 В для цепей накала и 320 В для анодного напряжения.
При первом включении высокое напряжение желательно подавать от регулируемого источника.
Контрольные значения напряжений указаны на схеме.
При подаче на вход сигнала амплитудой 300 мВ на выходе должен быть сигнал амплитудой около 2 В.

Для проверки НЧ-коррекции потребуется источник +24В.
При включенной коррекции подъём сигнала частотой 60Гц должен составлять 3 дБ .

Результаты измерений

Результаты измерений представлены на осциллограммах ниже.

Реакция усилителя на импульсный сигнал показывает его хорошую устойчивость и малое время нарастания фронтов:

(Увеличение по клику)

Частота среза составляет около 140 кГц при спаде -1дБ.
Уровень искажений при уровне сигнала 1 В меньше чем 0,03%.
Спектральное распределение гармоник и шумов представлены на спектрограммах:

(Увеличение по клику)

Обратите внимание, что в спектре доминирует вторая гармоника . При этом её уровень ниже -70 д Б, что исключает «бархатистый» окрас (свойственный ламповым усилителям, так называемый, тёплый звук) сигнала.
Задача любого усилителя — усиливать сигнал, не внося в него каких-либо изменений.
Этот усилитель с этим справляется отлично!

Общий уровень шумов усилителя до регулятора громкости составляет -90 дБ.

На графике показана АЧХ при включенной цепи НЧ-коррекции:

(Увеличение по клику)

Обратите внимание на низкое влияние коррекции на АЧХ и ФЧХ усилителя. Темброблок Бэксандэла (довольно классическая схема) имеет гораздо большее влияние на выходной сигнал.

Детали конструкции.

Резисторы:
R1, R2, R5, R6, R9. R10, R13, R14: подбираются по необходимой чувствительности входов (или перемычки)
R3, R4, R7, R8, R11, R12, R15, R16, R17, R18: 470 кОм / 0,5 Вт / 1%
R19, R20: 47кОм/1/0,5Вт/1%
R21, R22: 150 кОм / 2 Вт/ 5%
R23, R24: 100 кОм/2 Вт / 5%
R25, R26: 47 кОм/2 Вт / 5%
R27, R28: 1,2кОм/1/0,5Вт/1%
R29, R30: 360 кОм /0,5Вт/ 1%
R31, R32: 220 кОм / 0,5 Вт / 1%
R33 1 кОм/2 Вт/ 5%

Конденсаторы

C1, C2: 1мкФ/50 В / 5 мм,
C3, C4: 1 мкФ / 250 В / 5 мм,
C5, C6: 0,1мкФ/50 В/ 5 мм
C7, C8: 100мкФ/ 6,3 В/ 3, 5 мм,
С9, С10: 470 нФ / 400 В / 15 мм C11,
C12: 3,3 нФ / 100 В / 5 мм
C13: 10 мкФ/400 В/ 5 мм

Разное:

Лампа: V1, V2 — 6Ж32П (EF86)
Диоды: D1 -1N4007
Переменный резистор: P1- 100 кОм (Log/ALPS)
Реле: K1, K2 — SIL / Meder SIL12-1A72-71L
Галетный переключатель: S1 — 5P/2C /Lorlin PT6422
Тумблер: S2 — NKK B12AH
Разъёмы: RCA (сдвоенный) — 2шт., RCA (одинарный) — 1шт.

Заключение

Предварительный усилитель на лампе 6Ж32П получился абсолютно прозрачным для звука, не вносящим ламповой «теплоты» и «бархотистости», со стабильным коэффициентом усиления и низким уровнем шумов.

Небольшая НЧ-коррекция позволяет компенсировать ослабление сигнала в низкочастотной области помещением прослушивания, а компактные размеры конструкции позволяют встроить её в уже готовый усилитель.

Статья подготовлена по материалам журнала Electronique Pratique.

Удачного творчества!

Ламповый предварительный усилитель на 12AX7 (6Н2П).

У многих меломанов не пропадает интерес к ламповым усилителям звука, но не у многих есть возможность собрать что то стоящее, и покупать дорогостоящие хорошие выходные лампы и выходные трансформаторы не каждый решится. Да и новичок-радиолюбитель, мечтающий о ламповом звуке, навряд ли решится сразу взяться за сложную (пусть и отличную) схему, поэтому для начала мы предлагаем освоить что то попроще, разобраться с ламповой схемотехникой, а уж потом браться за изобретение более сложного усилителя.

Ниже представляем вам схему лампового предварительного усилителя, реализованного на лампе 12AX7, отечественным аналогом которой является двойной триод 6Н2П.

Несмотря на простоту, предварительный усилитель обеспечивает довольно теплое звучание, мягкость басов и выделение вокала. На вход можно подавать сигнал как с микрофона, так и подключить гитару или линейный выход других звуковых устройств.
Анодные напряжения смотрите в справочной информации в конце статьи. Блок питания выполнен на двух трансформаторах 220/12 вольт. Чтобы преамп меньше шумел, по питанию накала ламп можно поставить стабилизатор 7812. Соединения произведены навесным монтажом, выпрямитель и стабилизатор собраны на отдельной плате.

Макет действующего предварительного усилителя изображен на снимке ниже:

Еще раз хочу отметить, что данный усилитель обладает красивой глубиной и детализацией звука. Ниже показан готовый вариант усилителя.

Справочный материал по лампам.

Данные лампы 12AX7.

Напряжение накала, В..................................................................................12.6/6,3
Ток накала, А..................................................................................................0,15/0,3
Напряжение на аноде, В................................................................................от 100 до 250
Напряжение смещения на первой сетке, В.................................................... от -2 до -1
Ток в цепи анода, мА.....................................................................................от 0.5 до 1.2
Внутреннее сопротивление, кОм......................................................................от 62.5 до 80
Коэффициент усиления......................................................................................100
Наибольшее напряжение на аноде, В.................................................................300
Наибольшая мощность, рассеиваемая на аноде, Вт............................................1,0
Наибольшее постоянное напряжение между катодом и подогревателем, В........ 180
Наибольшее напряжение на сетке, В........................................0
Наименьшее напряжение на сетке, В...................................... -50
Входная емкость каждого триода, пФ...................................... 1,8
Выходная емкость каждого триода, пФ....................................1,9
Проходная емкость каждого триода, пФ................................. 0,7+-0,1

Данные лампы 6Н2П.

Характеристики лампы 6Н2П
Напряжение накала............................................................6.3 В
Ток накала........................................................................0.34 А
Напряжение анода.............................................................250 В
Ток анода.........................................................................1.6 мА
Напряжение сетки.............................................................-1.5 В
Крутизна характеристики....................................................2.25 мА/В
Коэффициент усиления........................................................97.5
Наработка.........................................................................5000 ч

Междуэлектродные емкости лампы 6Н2П
Входная...........................................................................2.25 пФ
Выходная.........................................................................2.5 пФ
Проходная........................................................................0.75 пФ
Между катодом и нитью накала.........................................5 пФ
Между анодами................................................................0.15 пФ

Предельные эксплуатационные данные лампы 6Н2П
Наибольшее напряжение анода...................................300 В
Наибольшая мощность, рассеиваемая анодом............1 Вт

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.

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.

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.

Возможно, будет полезно почитать:

• Прибор для измерения емкости аккумулятора ;
• По настоящему качественный MM RIAA корректор Предусилитель-корректор на полевых транзисторах ;
• Газонокосилка глохнет после запуска Газонокосилка бензиновая почему глохнет ;
• Киа моторс рус - претензия к компании ;
• Аварийное приземление лайнера в нью-йорке войдет в историю авиации Почему им пришлось садиться на воду ;
• Термоядерный ракетный двигатель Системы с замкнутой магнитной конфигурацией ;
• Автомасла и все, что нужно знать о моторных маслах ;
• Cитроен с5 блоки предохранителей ;