Самодельный ламповый усилитель. Однотактные и двухтактные устройства

Очередная электронная поделка своими руками из деталей занимательного радиоконструктора — ламповый стерео усилитель звука. Усилитель собран на базе модудя звука лампового телевизора.

Как сделать ламповый усилитель своими руками

из деталей телевизора «Рассвет» увеличивает число конструкций до двух. Ранее было показано как собрать . Собрать усилитель с ламповым звуком, да и еще из готового блока задача обязательная. Работу проводим по и . Для сборки одно канала усилителя необходимо удалить своими руками с паяльником все лишние детали с платы блока звука (смотри фото и видео). Желательно заменить на плате все бумажные и электролитические конденсаторы, так как они с высокой вероятностью потеряли свои свойства. Новые детали устанавливаются в штатные отверстия или припаиваются к плате при помощи удлиняющих проводников. Следует стараться подобрать новые элементы согласно номиналов оригинальной схемы, особенно это касается конденсатора номиналом 3300пФ в аноде радиолампы 6П14П. Внимательно отнеситесь к цепи делителя питания транзистора КТ315. Напряжение питания 20-25 вольт формируется на делителе анодного напряженияв (паре резисторов 24кОм и 3,6кОм). Резистор 24кОм делителя должен быть мощностью от 2 Ватт и выше. После удаления лишних радиодеталей и замены подозрительных, платы уменьшаем в размерах отпиливанием лишних частей, если перерезали питающие дорожки — восстановите их проводниками. Второй канал можно собрать на отдельной плате, в телевизоре есть еще одна лампа 6П14П и все радиодетали кроме трансформатора звука. Но можно извлечь еще один блок звука из другого телевизора, что и было сделано при помощи телевизора «Рекорд».

Ламповый стерео УНЧ

Плата звука телевизора

Детали УНЧ на плате

Замена деталей

Донор второго канала

Уменьшение платы

Две платы стерео УНЧ

До сборки корпуса лучше проверить блоки на работоспособность, собрав схему и подключив к . Источником звука может стать MP3 плеер или смартфон. Собирайте схему внимательно и помните, что анодное напряжение равно 150 Вольтам! Соблюдайте безопасность!

Корпус лампового стерео усилителя собран также как и блок питания на базе старого CD ROMа. Платы усилителя звука размещены на пластине из изоляционного материала. В корпусе сделаны отверстия для ламп и закрепления трансформаторов звука. Лицевая панель использована от CD ROMа, оставлен также регулятор громкости и штекер для наушников, через который будет подаваться сигнал на усилитель.

Простой ламповый уилитель звуковых частот своими руками или ощутите теплоту лампового звука

Я уже не помню как и когда в моей голове поселилась эта странная идея — собрать ламповый усилитель. Зачем тоже не совсем понятно — меломаном я не являюсь, домашними кинотеатрами давно и быстро переболел, на память об этом времени остались напольные колонки Wharfedale Diamond 8.4, последние годы использовавшиеся исключительно как декоративная подставка для цветов. Как бы то ни было, мысль настолько глубоко поселилась в моей голове, что началось неспешное изучение профильных ресурсов, чтение форумов, поиск схем ламповых усилителей «для чайников» и т.д. и т.п. Отсутствие какого-либо опыта общения с ламповой техникой (самый современный гаджет, который я помню — это ч/б телевизор в студенческой общаге в начале 90-х годов прошлого века) отпугивало и привлекало одновременно.

Вялотекущий поиск мог продолжаться бесконечно долго, если бы однажды не был обнаружен замечательный ресурс — http://tubelab.com/. Свой выбор остановил на однотактном усилителе Tube Lab Simple Single End (SSE), идеально соответствующем моим интересам, а именно: простой усилитель для начинающих с минимумом компонентов, отсутвием каких либо регулировок, при этом достаточно универсальный и, судя по отзывам, прекрасно себя зарекомендовавший. Заказ платы был сделан на сайте (отправляется куда угодно кроме России и Италии), оплата через Paypal, короткая переписка с разработчиком, достаточно быстрая доставка двух плат (Кроме SSE была также заказана плата для продвинутой версии Tublab SE — так сказать «на вырост»). Комплектующие решено было заказывать через e-bay, не быстро, но надежно и недорого — сроки доставки компенсировались удобством (получение на почте, неторопливый поиск сидя за компьютером). Процесс занял достаточно долгое время, но я особенно не торопился (с момента заказа плат до момента успешного включения прошло почти 2 года).

Первые полученные комплектующие

Описывать процесс сборки платы усилителя не имеет смысла, подробные инструкции с картинками есть на сайте проекта. Особо порадовал дисклаймер отказ от ответственности:

We are not responsible for injury, accidents, acts of random stupidity, burning your house down, exploding parts, and other undesired actions (all of which are possible) resulting from the use of ANY information contained herein.

Некоторые рекомендации, полученные в процессе изучения материалов.
Никогда не устанавливайте электролиты «до упора», между ними и платой должен быть небольшой зазор. Дело в том, что при пайке ножка нагревается и удлиняется, а остывая укорачивается, и, при плотной посадке, может просто отвалиться от обкладки. Учитывая, что в ламповом усилителе процесс нагревания-остывания происходит регулярно, на этот момент стоит обратить внимание.
Шасси выходных и силового трансформаторов располагать перпендикулярно для уменьшения взаимного влияния.
Входные аудио разъемы изолировать от шасси, дабы исключить возможность появления «земляных петель» в сигнальных линиях. Если провод экранированный — то экран заземлять только с одной стороны.
Заказывать комплектующие с запасом, дабы избежать задержек на логистику и сэкономить на доставке.
И самое главное — осторожнее с покупками комплектующих на ebay (об этом немного позднее).

Одной из проблем, с которой пришлось столкнуться, оказался выбор трансформаторов (силового и выходных) — довольно сложно купить трансформатор с нужными напряжениями, если 110-и вольтовая версия как правило есть в наличии у американских ритейлеров, то трансформатор на 220V нужно заказывать у производителя и ждать 45-60 дней. Кроме того, они довольно тяжелые и стоимость доставки из США практически удваивает стоимость заказа. К счастью, подходящая версия (Hammond 374BX) нашлась в Германии, что позволило существенно сэкономить на доставке и попутно заказать дроссель (индуктивность) для использования в выходном фильтре блока питания. Первая ошибка — заказывая индуктивность, я подбирал сопротивление, совершенно забыв про ток, в результате получил катушку с ограничением по току 100ma вместо минимально необходимых 170ma, пришлось вернуться к более простому и менее качественному варианту с RC фильтром и покупать соответствующий проволочный резистор, поменять же резистор на катушку, если возникнет желание, можно в любое время. С выходными трансформаторами было проще, адекватные сроки доставки оказались только у Transcendar, по всем параметрам подошла модель TT-119.

Наконец, настал момент, когда все комплектующие получены, обозначилось свободное время и ничего не мешало посмотреть, как все это будет работать. В нарушение всех правил техники безопасности, все соединения были произведены прямо на столе перед монитором.

На роль источника сигнала был приглашен старенький LG-P500, в роли колонок — спикеры от музыкального центра, понадобилось некоторое количество красной изоленты и немного храбрости. Таадаааам — включение состоялось, ничего не взорвалось, лампы засветились красивым оранжевым светом… и тишина, точнее, если поднести ухо к колонке, на фоне шума можно было даже услышать музыку, но это был совсем не тот «теплый ламповый» звук, который я надеялся услышать.

Первое, что я решил проверить - это напряжение на выходе выпрямителя, и сразу же был неприятно удивлен, вместо ожидаемых мной 375V x √2-27V= 503.33V (напряжение на вторичной обмотке умноженное на корень из 2 минус падение на лампе) я увидел почти 550V на выходе выпрямителя и соответственно 525V B+(анодное напряжение). Желание тестировать электролиты на выносливость (они рассчитаны на 500V) отсутствовало, пришлось выключить питание. Проверив напряжение сети я в очередной раз удивился — оно оказалось больше 240V (дальнейший опрос соседей подтвердил, что это у всех так). К счастью, трансформатор можно перекоммутировать и на такое напряжение. При втором включении напряжения пришли в норму, но колонки по-прежнему молчали, дальнейшая проверка обнаружила отсутствие анодного напряжения на входном триоде, что на мой взгляд, говорило о неисправности единственного полупроводникового прибора - регулируемого источника тока IXIS10M45.

Решив, что проблема возникла из-за перенапряжения и/или китайского ebay-продавца, заказал новую пару IXIS10M45 из Англии, показалось надежнее и быстрее. Должен сказать, что очередное включение завершилось абсолютно аналогично первому и второму, новые детали хоть и выглядели совершенно иначе, но работать отказывались точно так же. Здесь я уже начал беспокоиться, так как оба канала вели себя совершенно идентично, а напряжение на анодах 12AT7 совершенно отсутствовало. Так как в данной цепи кроме собственно лампы, регулятора тока и априори работающей мелочевки ничего больше не было, подозрение пало на лампу. Аукцион на ebay позволил совсем недорого купить ECC81 (европейский аналог американской 12AT7), а заодно и очередную партию IXYS 10M45 (опять китайский продавец, брал уже с запасом на всякий случай). Третья партия 10M45 выглядела (и звонилась) точно так же, как и вторая, для чистоты эксперимента заменил сразу лампу и IXYS, отсоединил все лишнее (второй каскад) и в четвертый раз не обнаружил ничего на аноде первого триода.

Полный провал, разум отказывался понимать, как такое может быть. На макетной плате собрал простенькую схему со светодиодом и регулируемым источником тока (использовал нетронутый из третьей партии), запитал от блока питания ноутбука - и ОНА НЕ ЗАРАБОТАЛА!!!

В этот момент меня стала преследовать мысль о вселенском заговоре, не работало даже то, что обязано было работать… и я опять решил заказать проблемные микросхемы, только уже через проверенного продавца (Digikey). И в очередной раз возникли сложности даже там, где их не должно было быть. Первую возникшую проблему (в Digikey минимальная стоимость доставки в мой регион составляла 75$, даже за 5-и долларовый заказ). Эта проблема решилась с помощью американского посредника, а вот вторая выявилась уже после размещения заказа — на мой емейл пришло письмо с просьбой подтвердить что я не террорист заполнить форму BIS711 (кому интересно goo.gl/VAkDYB). Я заказывал обычные радиодетали на американский адрес, зачем нужно заполнять данную форму при покупке обычных радиодеталей мне сих пор не понятно. Указав свое имя свое имя и домашний адрес во все полях, а именно: я — конечный пользователь, я — официальный представитель конечного пользователя, я — покупатель, я — экспортер и указал, что при всем этом я — частное лицо, отправил заполненную форму в Digikey, и уже на следующий день получил подтверждение заказа и тракинг на посылку.

Очередная партия внешним видом отличалась от всех предыдущих, что вселяло определенный оптимизм (картинка ниже)

Проверка на макетной плате обрадовала, светодиод радостно менял яркость в зависимости от сопротивления управляющего резистора. Пять минут для замены детали на плате…

… очередное включение и из колонок зазвучала МУЗЫКА.

Как выяснилось в процессе общения на профильных форумах — поддельные радиодетали на ebay становятся большой проблемой. Вот что пишут модераторы Diyaudio
— Fake parts are a real plague by now. No small chance we all get a share of those when fishing for a quick small purchase.
— I never buy semi-conductors or electrolytic capacitors on eBay for this reason.

В результате я получил рабочую плату, восстановил собственную самооценку, разочаровался в Ebay. На скорую руку был изготовлен корпус, как предполагалось в качестве макета для тестирования компоновок, но неожиданно понравившийся.

В настоящий момент усилитель работает в связке с Raspberry Pi&Volumio (в качестве источника), звук действительно очень приятный и реально теплый (+65С). В планах облагородить корпус, побороть немного мешающий гул, встроить USB DAC (будет ламповая звуковая карта), возможно добавить дистанционное управление. Если возникнет интерес, опишу процесс изготовления корпуса, а так же расскажу о выявленных проблемах и путях их устранения.

Схема и расположение элементов (его трудно найти на сайте, использовал для разметки отверстий на корпусе).

Глядя на внушительные четырёхзначные ценники ламповых усилителей звука можно предположить, что самостоятельная сборка подобного устройства связана с большими расходами. Однако используя стандартные телевизионные лампы (которые даже новые продают по 1-2 доллара) и унифицированные трансформаторы, можно создать ламповый УНЧ вполне приличного уровня.

Самая сложная и трудоёмкая часть конструкции - это металлический корпус. Шасси выгнул из корпуса старого тюнера. Плюс заключался в том, что меньше дырок нужно сверлить. В качестве силового трансформатора использовал . Выходные трансформаторы - из двух ТВЗ-1-9 на канал. На другом канале ТВЗ-1-9 и ТВЗ-3Ш. Подробнее про читайте тут. Играет очень не плохо, по крайней мере намного лучше, чем на недорогих микросхемах или на транзисторах. К сожалению, еще одного фирменного лампового УНЧ нету - сравнить нет с чем.

По расходам усилитель звука получился копеечный - купил только диоды в блок питания, а все остальное нашёл в сарае. В общем неплохой аппарат за такие деньги!

Позже захотелось подключить индикатор звука на 6Е5С. Нашёл вот такую схему:

Спаял этот "кошачий глаз". Работает, причём довольно красиво смотрится.

Сам собран на несущем шасси. А корпус изготовил выпилил лобзиком из ДСП. Потом все детали соединил с помощью самонарезных винтов и клея. В местах закрутки самонареза надо было предварительно просверлить отверстие сверлом диаметром 2мм, иначе лопалось ДСП. После высыхания ящика обработал его болгаркой со шлифовальным кругом. Дальше обклеил все шпоном и покрыл лаком.

Очень хотелось сделать зеркальний низ под лампы, но увы не получилось. Резать еще куда не шло, но сверлить дырки... Поэтому просто выпилил его из текстолита и покрасил. Переднюю крышку сделал из жести.

Хорошенько вычистил и покрыл лаком, для того чтоб блестело. Главное, не закрывать сами лампы, ведь именно оранжевое свечение накалов и создаёт ту приятную атмосферу при прослушивании, которая присуща усилителям на лампах. Схему собрал и проверил: Бухарь.

Все комплекты звуковой техники категории Hi-End, то есть класса люкс, изготовляются с применением ламповых усилителей.

Что такое ламповый усилитель

Это устройство, предназначенное для усиления звука и выполненное только на электронных лампах. Если в предварительном каскаде усилителя используются транзисторы, то такой усилитель считается гибридным. Разница между транзисторным и ламповым усилителем заключается не только в схемотехнике, но и в оценках звука. Профессиональные музыканты, оценивая качество звука на выходе усилителя с акустической системой, пользуются такими субъективными понятиями как:

Ясный звук
Прозрачный звук
Стеклянный звук
Насыщенный звук

Данные критерии определяют положительные аспекты звучания, но есть и такие характеристики как:

Тусклый, невыразительный звук
Размазанный звук
Блеклый звук

Это говорит о низком качестве звука виновником, которого, может быть усилитель. Электронная лампа, по сравнению с транзистором, имеет очень большое входное сопротивление и широкий линейный участок на вольт-амперной характеристике, что позволяет в ламповых усилителях отказаться от использования ООС (отрицательная обратная связь), без которой, транзисторная конструкция не обходится.
Основным источником снижения качества звучания в транзисторных усилителях, являются интермодуляционные искажения, которые практически отсутствуют в ламповых усилителях, поскольку полупроводниковый транзистор вносит в усиливаемый сигнал, большой процент высоких гармоник, особенно нечётных. Электронная лампа более линейна и широкополосна, чем транзистор, поэтому звук, воспроизводимый ламповым усилителем, отличается насыщенностью и «теплотой».

Достоинства и недостатки лампового усилителя

К основным характеристикам любого усилителя относятся:

Диапазон воспроизводимых частот, а точнее линейный участок амплитудно-частотной характеристики, который у высококачественных усилителей может находиться в диапазоне от 10-15 Гц до 20-30 кГц
Коэффициент нелинейных искажений. Может не превышать 0,01%
Выходная мощность. Зависит от области применения усилителя
Отношение сигнал/шум

Ламповый усилитель позволяет получить высокие характеристики при меньшем количестве комплектующих изделий, то есть схемотехника его, намного проще, чем у транзисторного усилителя. Электронные лампы имеют очень большой коэффициент усиления, что позволяет проектировать усилители с меньшим числом каскадов, что позволяет снизить суммарный уровень искажений, поскольку каждый каскад вносит определённый процент искажения входного сигнала.
Ламповые усилители не критичны к перегрузкам и температурному режиму. Ещё одним достоинством ламповых усилителей является отсутствие «белого шума», то есть шипения, которое свойственно всем транзисторным усилителям и обусловлено тепловым движением носителей зарядов в кристалле полупроводника.

К недостаткам лампового усилителя можно отнести:

Большую потребляемую мощность
Солидный вес и габариты
Потребность в высоком напряжении для питания ламп
Высокую стоимость

Популярный ламповый усилитель Marshall-2555 Jubilee

Компания Marshall, широко известна во всём мире, как один из лидеров по производству звуковоспроизводящей аппаратуры, преимущественно для музыкальных ансамблей. Одна из популярных моделей – это ламповый усилитель Marshall-2555 Jubilee. Этот двухтактный усилитель собран на 7 лампах, из которых, два двойных триода представляют собой предварительный усилитель, ещё один двойной триод используется как фазоинвертор, а четыре пентода работают в выходном каскаде на трансформаторную нагрузку. Вторичная обмотка трансформатора позволяет использовать акустические системы с сопротивлением 4, 8 и 16 Ом.
Многие ламповые усилители, предназначенные для использования в бытовых комплексах высокого класса, имеют оригинальные конструктивные решения, что, конечно, влияет на стоимость такой аппаратуры. Так вместо меди в монтажных и соединительных проводах, используется серебро 999,9, а иногда и золото.

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

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

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

Передняя панель из куска алюминия:

Схема

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

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

Недостатки 6Н9С:
1) Высокое внутреннее сопротивление.

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

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

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

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

На форумах нашел еще один вариант: