Самый простой ламповый предусилитель за один вечер. Ламповый усилитель мощности звука Предварительный усилитель на 6н1п

Добрый день.

Хочу продолжить рассказ о ламповом предусилителе для гибридного усилителя.

Внимание: Я появляюсь тут редко, чаще всего когда хочется отлынить от работы)). А все новое и интересное, неизменно в свежем виде, сразу попадает в инстаграм. Там же я с радостью отвесу на вопросы, если они возникнут. Кликайте СЮДА, переходите на мой аккаунт и подписывайтесь:) Я всегда буду очень Вам рад! Приятного чтения:)

Схема очень простая. Ничего выдумывать мы не стали. В основе, выбранный в прошлый раз, резистивный каскад. В нем нет ничего необычного.

В схему добавили активные фильтры на транзисторах VT1 и VT2. Они обеспечивают дополнительную очистку питания. Так как основная фильтрация будет выполняться внешним источником, то схемы фильтров упростили - сделали их одноступенчатыми.

Питать накал планируем от внешнего стабилизированного источника. Использование мощной фильтрации всех напряжений обеспечит отсутствие фона.

С платой прототипа все как обычно: рисуем, печатаем, переводим, травим, сверлим и мелкой шкуркой зачищаем... После этого респиратор на лицо, баллончик с черной термостойкой краской в руки... красим плату в черный цвет. Так ее не будет видно в корпусе собранного усилителя.

Откладываем плату в сторону: пусть сохнет. Пора перетрясти коробки и подобрать детали. Часть компонентов новые, другие - выпаиваем из ранних прототипов (ну не пропадать же хорошим, практически новым компонентам?!).

Примечание: паять удобнее, начиная с самых низкопрофильных компонентов и переходить к более высоким. Т.е. первыми паяем диоды, стабилитроны, потом резисторы, панельку под лампу, конденсаторы и т.д... Мы, конечно, нарушили эту последовательность и паяли так как придется:)

Установили конденсаторы. В данном проекте использованы отечественные К73-16. Хорошие конденсаторы. Мы проводили для них серию измерений спектров их нелинейности в разных режимах. Результаты порадовали. Об этом мы обязательно когда-нибудь напишем.

Примечание: При пайке ламповой панельки в нее обязательно надо вставить лампу. Если этого не сделать, то после сборки могут возникнуть проблемы с установкой лампы. В некоторых (самых "тяжелых" случаях) можно даже цоколь лампы повредить.

Схема простая, и вероятность ошибки минимальна. Но проверить надо. Подключаем усилитель к источнику питания и включаем:

10 секунд - полет нормальный... 20... 30... все нормально: ничего не взорвалось и не задымилось. Накал спокойно светится, защиты тестового источника питания не срабатывают. Можно облегченно выдохнуть и проверить режимы: все отклонения в допустимых пределах для непрогретой лампы.

После 10-минутного прогрева все параметры установились и вышли к расчетным значениям. Рабочая точка выставлена.

Раз все хорошо, то можно продолжить. На вход подключаем источник тестового сигнала. На выход - резистор имитирующий входное сопротивление усилителя мощности. Включаем и промеряем все основные параметры каскада.

Все в пределах нормы. Искажения и коэффициент усиления совпали с тем, что было получено в предыдущей статье. Фона нет.

Вот и готов наш ламповый предусилитель. Пора переходить к созданию для него мощного выходного буфера на транзисторах. С тем же успехом его можно использовать и в чисто ламповой конструкции. Для этого понадобится сделать для него мощный ламповый выход.

Возможно имеет смысл сделать универсальный ламповый предусилитель (может быть в виде конструктора), для использования в ламповых и гибридных конструкциях?

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

Добрый день!

Измерения - дело долгое, но еще больше времени занимает обработка результатов и их оформление. Но вот я все же нашел возможность подготовить несколько графиков, хотя бы для одной отдельной схемы.

Внимание: Я меееедленный: пишу тут редко, чаще всего когда хочется отлынить от работы)). А все новое и интересное, неизменно в свежем виде, сразу попадает в инстаграм. Кликайте СЮДА , переходите на мой аккаунт и подписывайтесь:) Я всегда буду очень Вам рад! Приятного чтения:)

Примечание: описанный модуль лампового усилителя напряжения (его фото в самом низу) , пока лежит без дела и неторопливо ищет себе нового владельца). Если вдруг Вас он заинтересует - пишите мне в комментариях, либо в соц.сетях (ссылки на них в конце статьи). А еще есть пара лишних пустых плат:)

Подопытная схема:

Это ламповый каскад с общим катодом и источником тока в аноде. От очень распространенной схемы с резистором в аноде он выгодно отличается возможностью изменять режимы лампы в значительно более широких приделах, точнее настраивая под задачу, и в конце-концов получать недостижимые для обычного лампового резистивного каскада результаты.

В схеме стоит лампа 6Н1П - достойный и доступный представитель ламповой братии. Если верить форумам и отзывам некоторых любителей ламп, главный ее недостаток - низкая цена и наличие в продаже в очень больших количествах. Из-за недостатка элитарности и уникальности ее часто объявляют негодной для звука:).

Впрочем, на 6Н1П свет клином не сошелся, и в схему, можно поставить любой другой триод. 6Н23П, 6Н6П, 6Н2П, 6Н8С и т.д... каждый может выбирать лампу на свой вкус). Все, что нужно будет сделать - изменить резистор R3 и отрегулировать источник тока резистором R6.

Кстати, очень хорошо с источником тока в аноде работает лампа 6Н23П. Особенно при низких напряжениях питания. Во всяком случае, гораздо лучше чем при тех же напряжениях, но с анодным резистором. Уже как два месяца хочу эти данные отдельной статьей опубликовать, но что-то никак не получается:(.

Добавлено 22.08.2018: вот все-таки, после долгого откладывания, запись о 6Н23П появилась. Схемы, результаты измерений и сравнения по ссылке .

Вернемся к лампе 6Н1П:

Измерения проводились для девяти случаев. Ток покоя (Ia ), принимал одно из трех значений: 4.2 мА, 7.0 мА, 9.0 мА. Для каждого из них повторялись измерения с тремя значениями нагрузки Rн : 10 кОм, 50 кОм, 100 кОм. Для всех сочетаний Ia и Rн снимались спектры искажений при пяти разных уровнях выходного сигнала (Uвых.амп. ): 2.5 В, 5 В, 10 В, 20 В, 40 В (амплитудные значения).

Значения Rн и Uвых.амп. выбраны такими, какие встречаются или могут встретиться в наших гибридных и чисто ламповых усилителях. Анодный ток ограничен сверху допустимой мощностью лампы. Снизу же ограничения, как такового, нет, но при значениях менее 4 мА искажения во всех измерениях имеют длинный спектр, и потому для нас не имеют практической ценности и противопоказаны к применению.

Все результаты свел в графики, а их в свою очередь собрал в один большой рисунок:). Ряды сгруппированы по сопротивлению нагрузки, столбцы - по току покоя. Спектры искажений для разных уровней выходного сигнала нарисованы разными цветами. Возможно, такое оформление перегружено и не очень удобно для восприятия, но лучше демонстрирует основные закономерности.

Примечание: в обычном каскаде (с резистором в аноде), из-за того что ток покоя и сопротивление нагрузки лампы жестко связаны, режимы, соответствующие двум нижним рядам графиков, недоступны. Придется довольствоваться режимами близкими к трем верхним, или понижать ток анода.

А вот ссылка на результаты представленные в виде таблицы

Вообще я хотел только показать результаты, а выводы оставить за пределами статьи. В конце-концов каждый может сделать их сам:). Но после размышлений все же посчитал необходимым обозначить некоторые очевидные закономерности:

1. Вполне ожидаемо, уровень искажений падает, когда растет сопротивление нагрузки. Но чем выше ток анода лампы (а вместе с ним и ее крутизна), тем менее заметно влияние нагрузки на искажения. Поэтому в гибридных усилителях, в которых к выходу лампового предварительного усилителя подключается полупроводниковая схема с невысоким входным сопротивлением, необходимо увеличивать анодный ток лампы.

2. Можно взглянуть на ситуацию и под иным ракурсом: ток анода сильно влияет на уровень и спектр искажений, но чем выше сопротивление нагрузки, тем меньше это влияние заметно. Т.е. в чисто ламповых схемах, в которых сопротивление нагрузки может быть очень высоким, ток анода можно снизить, не сильно беспокоясь о проблемах с линейностью.

3. Из графиков хорошо видно, что при работе с амплитудами выходного сигнала до 20 В, лампа 6Н1П почти во всех режимах имеет красивый спектр с низким уровнем и потому хорошо подойдет для гибридных усилителей мощности и отлично для ушников.

Немного других цифр:

Не меньше меня интересовал коэффициент усиления по напряжению, его зависимость от выбранного анодного тока и сопротивления нагрузки. Результаты для наглядности опять-таки свел в график:

Вывод: нужный коэф. усиления можно легко настроить, меняя сопротивление нагрузочного резистора и анодный ток. Впрочем, чтобы не пострадала линейность каскада, стоит при выборе тока и нагрузки сверяться с графиками спектров искажений.

Еще стоит обратить внимание на то что с ростом тока покоя уменьшается напряжение смещения лампы (напряжение на резисторе R3). А вместе с ними и допустимый уровень входного сигнала. Напряжения смещения и соответствующий им сопротивления резистора R3 сведены в график:

Сразу хочу отметить, что если вы не слышите разницы в звучании двух различных аудиосистем (или для вас она не является поводом что-то изменить) - смело пролистывайте дальше и ни в коем случае не заходите под кат. Просто потому, что вы всё равно ничего не поймёте. А всем остальным добро пожаловать под кат, где мы рассмотрим простейший способ ухудшить цифровой звук.

Итак, поехали!

Не буду пересказывать принципы работ радиоламп и объяснять почему они настолько широко применяются не только в дорогостоящем воспроизводящем оборудовании, но в первую очередь активно используются музыкантами и в студиях звукозаписи. Радиолампы любят за то, какие уникальные искажения они вносят в звуковой тракт.

Самый простой и доступный способ правильно ухудшить звук - использовать ламповый ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ мощности. Он повышает уровень сигнала и добавляет уникальные искажения, которые невозможно получить никаким иным способом. Схема ламповых усилителей достаточно проста и её без труда можно найти в интернете. Самое главное при самостоятельной сборке подобного усилителя - аккуратность и точность. Можно поступить проще и купить готовый двухканальный ламповый усилитель из Китая. Вообще китайцы молодцы, это устройство стоимостью менее 2000 рублей совершенно не стыдно подключать даже к аудиосистеме класса Hi-End.

Одна из моих акустических систем конечно попроще, но частично сделана своими руками. Колонки собраны из компонентов автомобильной акустики, в качестве основного усилителя мощности используется популярный в 90х годах транзисторный усилитель Pioneer A504r. А источником звука выступает самый обычный iPhone, подключенный с помощью переходника Lightning - Jack и обычного межблочного кабеля с RCA разъёмами. Как известно, предела совершенству нет, поэтому собранная комплектация постепенно изменяется в погоне за более худшим звуком.

В комплекте с ламповым предусилителем идут лампы 6J1 (на фото слева), аналог советских высочастотных пентодов 6Ж1. Звук с ними конечно становится хуже, но недостаточно. Это особенно заметно при прослушивании роковых и джазовых композиций. Для экспериментов я купил на Авито несколько модификаций советских радиоламп: 6Ж3П, 6Ж5П и 6Ж38П. Каждая лампа стоит от 100 до 250 рублей в зависимости от её состояния. Обычно это лампы 70-80х годов выпуска, совершенно новые и неиспользованные.

Наибольший эффект ухудшения звука удалось добиться с помощью лучевых тетродов высокой частоты - 6Ж5П. Во время работы лампы разогреваются до 65 градусов, а звук с ними получается интереснее всего. Но это справедливо только для определенных жанров. Например с электронной музыкой комплектные 6J1 звучат лучше (то есть хуже), чем советские радиолампы. В общем, всё дело в личном вкусе и нельзя утверждать, что эти лампы лучше, а другие хуже.

Чтобы вызвать баттхерт у тех, кому в детстве на ухо наступил медведь, китайцы добавили два небольших красных светодиода в основании портов с радиолампами. Это исключительно декоративная подсветка, т.к. не все типы ламп имеют собственное видимое свечение по время работы (например, 6Ж5П вообще не светятся, зато греются сильнее других). Зато любой диванный эксперт может заявить, что лампы в этом усилителе стоят просто для красоты:)

В качестве источника звука - самый быстрый на сегодняший день и в то время самый недорогой iPhone в версии SE, стоит такой аппарат сейчас менее 20 тысяч рублей. Мне повезло, что у меня аппарат из Гонконга с звуком. Чтобы чуть разнообразить этот звук я приобрёл гениальный ухудшатель звука в виде переходника Lightning - Jack MMX62AM/A. Его цена составляет всего 600 рублей и я уверенно могу сказать, что это лучшая возможность изменить звук любой аудиосистемы с минимумом вложений. Учитывая, что внутри этого переходника находится ЦАП, АЦП и усилитель мощности - вообще удивительно, почему он стоит так дёшево.

Китайские радиолампы 6J1 в работе.

Раз уж заговорили про всю аудиосистему целиком можно отметить и межблочные кабели. Здесь всё тоже достаточно просто и зависит исключительно от личных предпочтений. Критерий оценки очень прост: нравится или не нравится. В качестве межблочного кабеля между преусилителем и конечным усилителем лично мне больше нравится синий кабель неизвестного производителя с простыми разъемами Belsis. А вот кабель Vention (на фото справа) честно говоря не понравился.

Между источником звука и ламповым предусилителем обратная картина. Китайский брендовый кабель Vention стоимостью 350 рублей звучит как минимум не хуже, чем немецкий Schulz Kabel стоимостью 550 рублей. Вообще, можно использовать в качестве проводов даже алюминиевые вешалки, если конкретно вам нравится звучание (с помехами, ггг). А вот если вы действительно не слышите разницы между межблочником за 50 рублей с запредельным уровнем помех и нормальным акустическим кабелем - можно вам только позавидовать, что у вас в жизни такая легкая и простая жизнь.

А вот если вы замечаете разницу в звучании при замене тех или иных компонентов (начиная от проводов и заканчивая динамиками), то могу смело рекомендовать подобный ламповый усилитель, как самый доступный способ ухудшить звук с помощью уникальных искажений свойственных только радиолампам. Ну или можете попробовать собрать ламповый предусилитель своими руками, если, конечно, у вас есть на это время.

Пойду еще послушаю этот испорченный тёплый ламповый звук и выпью чаю.

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

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

Источник питания

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

Изготовление корпуса

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

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