Трансформатор питания лампового усилителя: ЭЛЕКТРОННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР В БЛОКЕ ПИТАНИЯ ЛАМПОВЫХ УНЧ

Содержание

Источники питания для ламповой High-End аудио аппаратуры

Евгений Карпов
Next Power Corporation,

Введение

Источник питания усилителя, которому в многочисленных публикациях, описывающих конструкции ламповых усилителей, часто посвящается три слова “особенностей не имеет”, может оказывать существенное влияние на качество звука. Можно выделить четыре основных фактора, объясняющих это влияние при неудачной конструкции источника:

  1. Источник питания может способствовать проникновению в питаемое устройство помех из сети и возникновению сетевой мультипликативной помехи.
  2. Элементы источника питания сами могут генерировать помехи в очень широком диапазоне частот (от звукового диапазона до радио частот).
  3. Через нелинейные элементы источника питания протекают сигнальные токи.
  4. В нестабилизированных источниках изменение нагрузки может приводить к значительным колебаниям выходного напряжения, приводящих к нарушению работы усилительных каскадов.

Перечисленные выше причины не являются новостью и давно известны (как и методы их устранения) проектировщикам высокочувствительной и измерительной аппаратуры, но часто не учитываются при проектировании источников питания для аудио аппаратуры.

В High-End аудио технике мелочей не бывает. Поэтому в данной статье я хочу напомнить вам об этой проблеме и попытаюсь показать механизм возникновения искажений и помех, обусловленных источником питания, и методы их уменьшения.

Некоторые рекомендации, приведенные ниже, целиком справедливы и для транзисторных устройств, хотя основное внимание будет уделено ламповым схемам. Рассматривать источник питания мы будем по направлению распространения мощности – начнем силовым трансформатором и закончим выходным фильтром.

Силовой трансформатор

Электромагнитные режимы трансформатора

Силовой трансформатор является основным источником магнитных помех и акустического шума. Как магнитные помехи, так и акустический шум существенно зависят от выбора электромагнитного режима работы трансформатора.

Одним из важных факторов при проектировании трансформатора является выбор величины магнитной индукции в сердечнике. Существует два подхода выбора величины магнитной индукции. Для трансформаторов достаточно большой мощности (начиная с 200 Ватт и выше, в зависимости от используемого материала и частоты) основным критерием являются тепловые режимы. Для трансформаторов малой мощности (до~ 1КВт с рабочей частотой 50 ÷ 60 Hz) основным ограничением является начало насыщения сердечника. Как раз трансформаторы такого типа и используются для интересующих нас источников питания.

Естественно, производители трансформаторов стремятся максимально использовать возможности магнитного материала выбором высоких значений индукции, что позволяет снизить массу, габариты и, конечно, стоимость. Такие же рекомендации приводятся в руководствах по расчету силовых трансформаторов, например, для широко используемой кремниевой стали 3412 рекомендуют индукцию 1.55 ÷ 1.65 Т (мощность трансформатора 20 ÷ 250 Вт) [1]-->

Для выяснения влияния выбранного значения индукции

B на работу трансформатора целесообразно рассмотреть режим холостого хода (подключение нагрузки не изменяет характер электромагнитных процессов, ситуация может только ухудшиться).

При подключении первичной обмотки трансформатора к переменному напряжению в ней начнет протекать ток, создающий в сердечнике электромагнитное поле, которое по закону электромагнитной индукции наведет в обмотке напряжение самоиндукции E1.

(1),

где Φ - магнитный поток, - число витков в обмотке.

Выражение 1 можно записать в другом виде:

(2),

где S – активная площадь сечения сердечника.

Если напряжение сети синусоидально, то и индукция должна изменяться по синусоидальному закону. Возникшее в обмотке напряжение E1 компенсирует приложенное напряжение сети, реактивный ток намагничивания - Ix в обмотке определится величиной потерь, возникающих при создании магнитного потока (или индукции) и будет сдвинут по фазе относительно приложенного напряжения на 90°.

Для понимания происходящих процессов необходимо записать еще две формулы.

Величина магнитной индукции зависит от напряженности магнитного поля следующим образом:

(3),

где µ - относительная магнитная проницаемость материала, µ0 - магнитная константа (магнитная проницаемость вакуума), H - напряженность магнитного поля.

Ток намагничивания Ix зависит от напряженности магнитного поля:

(4),

где l– средняя длина магнитной силовой линии сердечника.

Как известно, для ферромагнитных материалов зависимость индукции B от напряженности поля H имеет нелинейный характер, для упомянутой выше стали 3412 модель кривой намагничивания имеет вид:


Рисунок 1

Из кривой намагничивания видно, что величина не является постоянной и зависит от значения B и H. Величина µ в точке А достаточно велика (400 ÷500), на участке АВ кривой намагничивания величина µ резко падает, и точку В можно считать началом насыщения сердечника, участок В – С соответствует глубокому насыщению сердечника, где значение µ не превышает нескольких единиц. Следовательно, за счет уменьшения величины µ при больших значениях индукции в сердечнике, в соответствии с формулой 3, будет возрастать напряженность магнитного поля H(сердечник близок к насыщению и индукция в нем изменяется весьма мало). Это, в соответствии с формулой 4, приведет к всплескам потребляемого от сети реактивного тока намагничивания. Соответственно, это приведет к повышенному уровню наводок на близлежащие проводники и элементы (ток намагничивания сердечника существенно нелинеен и обладает довольно широким спектром), а также к повышенному уровню акустических шумов, так как механические силы, воздействующие на обмотки и пластины сердечника, возрастают с увеличением индукции и тока.

Еще одним отрицательным фактором выбора индукции, близкой к предельной, является повышенная величина поля рассеяния трансформатора. Значение относительной магнитной проницаемости материала -µ отражает его способность концентрировать в себе магнитное поле. При сильных полях величина µ падает, и значительная часть магнитных силовых линий начинает замыкаться не через сердечник, а по воздуху.

Особенно опасно выбирать рабочие значения индукции в сердечнике близко к резкому изгибу кривой намагничивания. Незначительное повышение напряжения питания или незначительная асимметрия выпрямителя и обмоток приведет (асимметрия выпрямителя и обмоток приводит к появлению постоянной составляющей в токах и перемагничиванию сердечника по смещенной, частной петле намагничивания) к существенному изменению режима трансформатора. Поэтому использование рекомендованного значения индукции 1.55 ÷ 1.65 Т может приводить к нежелательным эффектам, описанным выше.

На рисунке 2 показано, как изменится ток намагничивания трансформатора мощностью 180 Ватт с сердечником из стали 3412 при повышении напряжения питания на 10%, а на рисунке 3 - его спектр при повышенном напряжении.


Рисунок 2


Рисунок 3

Уменьшение величины максимальной индукции в сердечнике, конечно, приводит к увеличению габаритов трансформатора, увеличению потерь в меди и повышению стоимости, но позволяет существенно уменьшить уровень акустических шумов и электромагнитных помех, что для высококачественной аудио аппаратуры является главным.

Особенности конструкции трансформатора

Силовой трансформатор является мостом, соединяющим сеть с усилительным устройством, и через него передается не только поток полезной мощности, но и помехи. Наша задача обеспечить передачу полезной мощности с минимальными потерями и преградить путь помехам. Для увеличения передаваемой полезной мощности необходимо снижать индуктивности рассеяния, а для уменьшения уровня проникающих помех необходимо уменьшать проходную емкость трансформатора (более подробно со способами реализации этих требований можно ознакомится в книге Г.

С. Цыкина Трансформаторы низкой частоты).

Наличие в трансформаторе электростатического экрана (экран должен быть заземлен в своей средней точке) между первичной Lp и вторичной Ls обмотками частично решает этот вопрос.

Рисунок 4 Рисунок 5

Из рисунка 4 понятно, что паразитная проходная емкость уменьшится за счет разбиения ее на две последовательно соединенные емкости, токи помех будут замыкаться через экран на корпус устройства. Однако, на высоких частотах за счет увеличения импеданса заземления L эффективность экрана будет падать. Вы можете спросить, какое нам дело до высоких частот?

Дело в том, что это приводит к возникновению мультипликативной помехи, вызывающей повышение уровня фона, который невозможно подавить фильтрацией напряжений питания или экранированием входных каскадов усилителя, также эта помеха может нарушить работоспособность других устройств, подключенных к усилителю.

Особенно сильно эта помеха может повлиять на тьюнер.

Кратко, механизм возникновения помехи объясняется следующим эффектом.

Время проводимости диодов при работе на фильтр, начинающийся с емкости, равна приблизительно трети полупериода сетевого напряжения. Значит, корпус усилителя с удвоенной частотой сетевого напряжения будет подключаться через проходную емкость трансформатора к сетевым проводам. Кроме того, в разных полупериодах величина этой емкости будет различна, потому что С1+С2  С1’+C2’, и в стандартных силовых трансформаторах меры для симметрирования паразитных емкостей, как правило, не применяются.

Если теперь рассмотреть входные цепи усилителя с подключенными соединительными проводами, как антенну, то становится понятно, что эффективность этой антенны будет изменяться синхронно с работой выпрямителя. Это приводит к перемножению спектров паразитного высокочастотного сигнала со спектром пульсирующего выпрямленного напряжения, которое, детектируясь на малых нелинейностях входных цепей, вызывает появление фона.

Существует простой способ устранения такой помехи, который я опишу ниже, но кардинальным решением будет использование выпрямителя со средней точкой (рисунок 5). Такая схема при правильной конструкции трансформатора, то есть если обеспечена симметрия обмоток по активному сопротивлению (это важно для симметричного перемагничивания сердечника) и паразитным емкостям, обеспечивает отличное подавление синфазных сетевых помех и постоянную величину паразитной емкости между корпусом устройства и сетевыми проводами.

Я считаю, что для High-End аудио аппаратуры целесообразно обмотки накала также выполнять симметричными с отводом от средней точки, тем более что при использовании ламп прямого накала это обязательное требование.

 

Выпрямитель

Схема выпрямителя

Как было показано выше, двухполупериодный выпрямитель со средней точкой (рисунок 5) по своим качествам больше подходит для аудио аппаратуры. Есть у него еще одно преимущество перед схемой Герца (рисунок 4), особенно ощутимое при использовании вакуумных диодов (кенотронов).

Если учесть, что на вакуумном диоде падает 50 ÷ 60 вольт, против 1 ÷ 2 вольт на твердотельном диоде, наличие в цепи выпрямленного тока только одного диода, а не двух последовательно включенных диодов, как в схеме Герца, дает ощутимое преимущество в КПД.

При выборе типа выпрямителя не следует забывать, что двухполупериодный выпрямитель имеет и ряд недостатков перед схемой Герца. Это повышенное обратное напряжение на диоде и увеличенная габаритная мощность трансформатора. Более подробно с расчетом выпрямителей можно ознакомится, например, в [1], [8].

Если применение мостового выпрямителя совершенно необходимо для устранения мультипликативной помехи, в выпрямитель следует добавить две дополнительные емкости Сb (рисунок 6). При этом диоды не будут коммутировать паразитные емкости трансформатора, и условия для возникновения мультипликативной помехи исчезнут. Аналогичного эффекта можно достигнуть, зашунтировав диоды выпрямителя емкостями, тем более что шунтирующие емкости необходимы для устранения еще одного отрицательного эффекта, о котором я скажу ниже.

Для высоковольтных выпрямителей достаточна величина Cb порядка несколько тысяч пикофарад, для низковольтных выпрямителей на большие токи требуется емкость в единицы микрофарад.

Рисунок 6

Выпрямительные диоды

В настоящее время, в качестве выпрямительных диодов используют твердотельные устройства, они характеризуются малыми габаритами, малым падением напряжения и высокой надежностью. Но во многих публикациях отмечалось, что усилитель, снабженный выпрямителем на твердотельных диодах, звучит хуже, чем этот же усилитель с выпрямителем на вакуумных диодах.

Одной из причин этого является возникновение высокочастотных колебаний с широким спектром во время процесса запирания диода при смене на нем полярности приложенного напряжения.

Упрощенно, не углубляясь в физику работы полупроводникового диода (процессы коммутации диодом тока весьма сложны), механизм возникновения помех объясняется протеканием через диод обратного тока и резким его прерыванием в момент запирания.

На рисунке 7 показана временная диаграмма тока, текущего через диод при его запирании.

При протекании через диод прямого тока (диод открыт) в области базы происходит накопление избыточных зарядов. По мере уменьшения разности потенциалов на выводах диода ток через него уменьшается и в точке А становится равным нулю. Но диод еще не заперся, и при смене полярности на его электродах через диод будет протекать реверсный ток, рассасывающий избыточный заряд в области базы, падение напряжения на диоде приблизительно равно прямому падению. Когда базовый заряд станет равным нулю, прямое напряжение на диоде резко изменяется на обратное. Этот момент запирания диода соответствует точке В на диаграмме. Как видно из диаграммы, процесс установления обратного сопротивления происходит очень быстро (~0.3 µS) и сопровождается прерыванием тока, что и вызывает возникновение паразитных колебаний.

Рисунок 7 Рисунок 8

Амплитуда реверсного тока существенно зависит от избыточного заряда базы, который, в свою очередь, зависит от величины прямого тока через диод и конструктивных параметров диода, связанных с площадью кристалла [2]. Поэтому, часто встречающаяся в литературе [3] рекомендация использовать для выпрямителя мощные низкочастотные диоды совершенно справедлива и позволяет уменьшить паразитные колебания. Это происходит за счет снижения избыточного заряда базы, то есть снижения амплитуды реверсного тока и более медленного процесса восстановления обратного сопротивления. Однако, используя мощные, низкочастотные полупроводниковые диоды следует учитывать, что они имеют очень большую барьерную емкость, которая может, как уменьшить величину паразитных колебаний, так и привести к их возрастанию. Характер ее влияния зависит как от режима работы диода, так и от цепей, к которым он подключен.

Существует еще один способ демпфирования паразитных колебаний, очень часто использующийся в импульсных преобразователях. Это шунтирование диода демпфирующей RC цепью (рисунок 8), обеспечивающей подавление паразитных колебаний и их быстрое затухание. Точный расчет значений R и C довольно сложен, величина C, лежит в пределах 100 ÷ 10000 pF, R – 10 ÷ 100 Ом. Чем меньше величина выпрямленного напряжения, тем больше величина C и меньше R.

Для источников питания ламповых усилителей средней мощности в качестве выпрямительных диодов целесообразно использовать вакуумные диоды.

Их основным преимуществом является отсутствие эффекта протекания реверсного тока [4], что обеспечивает полное отсутствие паразитных колебаний в моменты коммутации тока. Высокое динамическое сопротивление вакуумного диода, которое часто определяется как его недостаток, в нашем случае, становится достоинством, так как эффективно демпфирует импульсы тока, потребляемого емкостным фильтром. Возможно, именно различием динамических сопротивлений можно объяснить некоторое различие в звучании усилителя с разными типами вакуумных диодов.

Если Вы используете твердотельные диоды, то при небольших выпрямленных токах и высоких напряжениях целесообразно включить последовательно с каждым из них активное сопротивление величиной 30 ÷ 100 Ом. Это не только уменьшит амплитуду импульса потребляемого тока, но и существенно улучшит режим коммутации диода, естественно ценой этому будет снижение КПД.

Еще одним достоинством вакуумного диода является очень маленькая (4 ÷ 6 pF) и практически независимая от обратного напряжения проходная емкость.

Также немаловажным фактором является плавное нарастание анодного напряжения при включении схемы.

Недавно появившиеся высоковольтные диоды на основе карбида кремния [5] обладают временем восстановления обратного сопротивления равным нулю, и по этому параметру сравнялись с вакуумными диодами. Возможно, это поставит точку в затянувшемся споре, какой тип лучше использовать в высоковольтных выпрямителях аудио аппаратуры, но пока нет какой- либо информации об использовании этого типа диодов в аудио аппаратуре и влиянии их на качество звука.

Выходной фильтр

Схема фильтра

В источниках питания аудио аппаратуры используется два типа фильтров: Π - фильтр, начинающийся с емкости (рисунок 9) и L – фильтр, начинающийся с индуктивности (рисунок 10).

Рисунок 9 Рисунок 10

Наиболее часто используют Π - фильтр, это объясняется следующими причинами:

Во-первых, необходимое напряжение Us на вторичных обмотках трансформатора при заданном выходном напряжении Uo, как правило получается меньше (это справедливо при значении Uo ~ 300 ÷ 400 V и токах нагрузки Io~ 50 ÷ 300 mA). Во-вторых, фильтрующие свойства Π - фильтра лучше и необходимые значения элементов при заданном коэффициенте пульсаций будут меньше. В третьих, перенапряжения, возникающие на элементах фильтра при включении питания и скачках нагрузки меньше. Но у него есть существенный недостаток – импульсный характер потребления тока от выпрямителя. Импульсы тока имеют значительную амплитуду, превышающую выпрямленный ток в несколько раз, и широкий спектр.


Рисунок 11


Рисунок 12

На рисунках 11 и 12 показана форма потребляемого тока и, соответственно, спектр тока полуобмотки трансформатора для обоих типов фильтров при одинаковых выходных параметрах.

Из приведенных графиков видно, что использование L – фильтра, с позиций получения минимального уровня помех генерируемых источником питания, является предпочтительным. Но использование L – фильтра может потребовать дополнительных мер по стабилизации выходного напряжения, что приведет к повышению стоимости источника питания. Для усилителей, работающих в классе “А”, для которых характерны незначительные изменения потребляемого тока, будет достаточным дополнительная фиксированная нагрузка на выпрямитель (15 ÷ 20% от потребляемой мощности). Двухтактные усилители, работающие в классе “АВ” и потребляющие существенно изменяющийся ток, потребуют использования электронного стабилизатора выходного напряжения. Причем стабилизатор должен быть выполнен по параллельной схеме, что обеспечит отсутствие реакции фильтра на скачки потребляемого тока.

Использование выходного стабилизатора желательно для любого типа фильтра и для любых режимов работы выходного каскада. Если Вы себе можете это позволить, то используйте стабилизированный источник питания.

Выбор параметров фильтра

Выходной фильтр источника питания аудио усилителя должен удовлетворять четырем основным требованиям:

  1. Должен обеспечиваться заданный коэффициент сглаживания выходного напряжения для получения заданного коэффициента пульсаций - KR.
  2. Должен обеспечиваться заданный коэффициент частотных искажений на низшей частоте рабочего диапазона усилителя - KF.
  3. Должны обеспечиваться желаемые переходные процессы в фильтре при включении питания и скачках тока нагрузки, гарантирующие отсутствие перенапряжения на элементах фильтра и схемы.
  4. Элементы фильтра, через которые возможно протекание сигнальных токов, должны быть максимально линейными.

Вопрос расчета параметров фильтра по заданному значению KR, достаточно подробно рассмотрен в многочисленной литературе, например [1], [6], [8] и особенностей не имеет. В результате расчета Вы получите значение произведения LC. Значения L и C могут уточниться при дальнейших расчетах, но величина их произведения не должна быть меньше первоначально полученного результата, также значение L не должна быть меньше критической величины Lmin, гарантирующей непрерывный ток дросселя при минимальном токе нагрузки. Это значение можно определить для двухполупериодного выпрямителя по формуле:

(5),

где FLINE – частота сетевого напряжения, Iomin – минимальный ток нагрузки.

Рекомендуемые коэффициенты пульсаций - KR для различных каскадов усилителя приведены в таблице ниже.

Каскады высокой чувствительности

Промежуточные каскады

Однотактные выходные каскады

Двухтактные выходные каскады

0.001 ÷ 0.002 %

0.01 ÷ 0.05 %

0.1 ÷ 0.5 %

0.5 ÷ 2 %

Величина выходной емкости фильтра также регламентируется величиной коэффициента частотных искажений.

Ток, потребляемый однотактными каскадами, содержит кроме постоянной составляющей также и переменную составляющую, изменяющуюся с частотой сигнала, которая протекает по цепям источника питания. Из эквивалентной схемы (рисунок 14), полученной после преобразования схемы усилителя (рисунок 13), ясно видно, что источником переменной составляющей анодного тока является усилитель. На эквивалентной схеме лампа заменена генератором эквивалентной ЭДС - µUg, а выпрямитель заменен генератором переменного напряжения UR с сопротивлением потерь RR.

Коэффициент частотных искажений определяется как отношение тока звуковых частот при наличии фильтра к току звуковых частот при отсутствии фильтра и всегда меньше 1:

Рисунок 13 Рисунок 14

(6),

где Z – импеданс источника питания.

Удовлетворительные результаты получаются, если значение KF = 0.97 ÷ 0.99 [6].

Если учесть, что импеданс дросселя L практически всегда существенно больше импеданса емкости C, то, опустив промежуточные преобразования, необходимое значение емкости можно определить по формуле:

(7),

где FL – нижняя рабочая частота усилителя.

Как видно из рисунка 14, ток звуковой частоты протекает через выходную емкость источника питания, что требует применения линейных емкостей высокого качества (например, бумажных). Поэтому, выбор оптимальной величины этой емкости существенно влияет на стоимость источника питания.

Выбор величины выходной емкости источника питания для двухтактных схем имеет ряд отличий. В двухтактной схеме при идеальной симметрии половин выходного каскада через источник питания протекают только токи четных гармоник и общий постоянный ток выходных ламп, поэтому коэффициент частотных искажений не задается. Это свойство двухтактных каскадов позволяет использовать для выходной емкости фильтра электролитические, высококачественные конденсаторы.

Не следует забывать, что в реальных устройствах ассиметрия может достигать 10 ÷ 15 % (даже при подобранных лампах), и часть тока звуковой частоты будет протекать через источник питания.

Переходные процессы, возникающие в фильтре при включении источника питания и резких изменениях тока нагрузки, могут привести к перенапряжениям на элементах фильтра и схемы, а также к возникновению экстратоков через выпрямительные диоды. Особенно это характерно для L – фильтров.

На рисунке 15 показаны временные диаграммы напряженния на выходе фильтра и тока через дроссель (рисунок 10). Из них видно, что включение источника приводит к кратковременному возрастанию напряжения на выходе выпрямителя на 60 % и броску тока через дроссель, достигающего 0.67А, что может быть опасным для используемых компонентов. На этом же рисунке показана реакция фильтра на скачкообразное изменение (50%) потребляемого тока. Кроме того, что изменение тока нагрузки приводит к провалу и выбросу напряжения на выходе источника питания, переходной процесс носит колебательный характер.


Рисунок 15

Это пример неудачного выбора элементов фильтра. Использование источника питания с таким фильтром может привести к ухудшению качества звука, особенно это будет заметно при питании двухтактного усилителя, работающего в классе “АВ”, для которого характерны скачки потребляемого тока.

После выбора величин L и C фильтра необходимо проверить величину максимального тока Imax и напряжения Umax. Подключение источника питания к сети эквивалентно подключению LC цепи к источнику постоянного напряжения UIN (рисунок 16).


Рисунок 16

Определим собственную резонансную частоту фильтра как:

(8),

и декремент затухания как:

(9),

где RR – сопротивление потерь (включая динамическое сопротивление диода и приведенное сопротивления фазы трансформатора), RL – сопротивление нагрузки фильтра.

Теперь можно вычислить значения Imax и Umax:

(10),

(11),

где Io – установившееся значение тока.

Приемлемыми будут значения, если:

Imax 2Io;

Umax 1.2UIN.

При превышении рекомендованных значений необходимо для относительно маломощных источников увеличивать величину L. Для более мощных выпрямителей этот метод не используют, а применяют специальные методы пуска источника питания. Также следует стремиться к апериодическому характеру переходных процессов в фильтре.

Более подробно с методами расчетов и анализа процессов в LC цепях можно ознакомиться в книгах, посвященных теории электрических цепей [7].

Также является обязательной проверка максимального напряжения на выходном конденсаторе в режиме холостого хода. Либо используемые выпрямительные диоды и конденсатор должны выдерживать это напряжение, либо этот режим должен быть исключен.

Естественно, все расчеты проводятся при максимально возможном сетевом напряжении.

Элементы выходного фильтра

Требования к качеству выходной емкости фильтра были определены выше, к этому следует добавить, что желательно иметь некоторый запас рабочего напряжения емкости.

При электромагнитном расчете дросселя следует исключить возможность насыщения сердечника в любых режимах работы фильтра. Можно только допустить некоторое уменьшение величины индуктивности дросселя при пусковых режимах.

Конструктивное выполнение дросселя должно гарантировать минимальные поля рассеяния. Я специально акцентирую Ваше внимание на этом вопросе, потому что часто используемые дросселя от старой аппаратуры не удовлетворяют этому требованию. Так как дроссель работает при значительных токах подмагничивания, в него вводится воздушный зазор значительной величины. В районе воздушного зазора происходит выпучивание магнитного поля из сердечника, и если зазор не закрыт обмоткой (обмотка оказывает экранирующее действие), поле рассеяния будет повышенным.

Цепи накала

Оптимальная организация цепей накала ламп показана на рисунке 17. Такое подключение позволяет снизить уровень фона и помех в предварительных каскадах усиления не только для ламп прямого накала (такое включение обязательно), но и для ламп с подогревным катодом. Аналогичным образом организуются накальные цепи и для мощных выходных ламп.


Рисунок 17

Иногда, во входных каскадах для ламп с подогревным катодом, среднюю точку накальной обмотки подключают не к общему проводу, а к источнику положительного напряжения (50 ÷ 70 V). Это позволяет разорвать паразитные связи между нитью накала и катодом, что приводит к снижению уровня фона.

При использовании ламп прямого накала во входных каскадах, для дальнейшего уменьшения уровня фона, цепи накала питают постоянным током. Следует отметить одну особенность такого питания накала лампы. Использование постоянного тока приводит к неравномерности распределения потенциалов на катоде и участок катода с более отрицательным потенциалом изнашивается быстрее. В старой аппаратуре можно было встретить специальный переключатель для изменения полярности напряжения накала.

В настоящее время наблюдается тенденция использования мощных генераторных и регулирующих ламп в качестве выходных. Эти лампы требуют большой мощности накала и характеризуются значительным изменением сопротивления нити накала при прогреве. Также, большое изменение сопротивления характерно для ламп прямого накала с вольфрамовым катодом. По данным приведенным в [8], сопротивление нити накала может измениться в два три раза. Непосредственное подключение цепи накала такой лампы к трансформатору вызовет значительный бросок тока, что приводит к возникновению значительных тепловых деформаций и преждевременному разрушению катода.

Если Вы хотите продлить жизнь своим дорогостоящим выходным лампам, необходимо использовать пусковые цепи ограничивающие бросок тока через нить накала.

Самым простым решением вопроса будет включение дополнительного сопротивления последовательно с нитью накала, которое замыкается после предварительного прогрева.

Заключение

В этой статье я попытался обобщить требования и систематизировать сведения по проектированию источников питания для ламповой High-End аппаратуры.

Как Вы видите, проектирование высококачественного источника питания требует проведения достаточно большого объема расчетов (к сожалению, много тонкостей остались за пределами этой статьи в виду специфичности и сложности изложения). По возможности я приводил упрощенные соотношения, позволяющие с достаточной для практики точностью оценить правильность принятых Вами решений. Не следует забывать, что параметры используемых компонентов должны отвечать заданным требованиям.

Использование случайных компонентов и пренебрежение расчетами сможет испортить звук самого лучшего усилителя. Если Вы не можете приобрести соответствующие компоненты или не уверены в своих силах при расчетах, я рекомендую приобрести (или заказать) готовый источник питания.

Литература

  1. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник под ред. Г.С. Найвельта, - М.:Радио и связь, 1986.
  2. А.К. Шидловский и др. Транзисторные преобразователи с улучшенной электромагнитной совместимостью, Киев: Наукова думка, 1993.
  3. Д. Андронников, SE на RB300, Вестник АРА № 3.
  4. В.Ф. Власов, Электронные и ионные приборы, Москва: Радио и связь, 1960.
  5. Infenion, thinQ!TM SiC Diode Chips.
  6. И.И. Буданцев, А.Р. Сиваков, Электропитание установок связи, Ленинград 1957
  7. Л.А. Бессонов, Теоретические основы электротехники, Москва: Высшая школа, 1978.
  8. Б.И. Терентьев, Электропитание радиоустройств, М.: Связьиздат, 1958.

Компоновка, монтаж, сборка лампового SE-усилителя - Усилители на лампах - Звуковоспроизведение

Сергей Никитин

Вторая часть (продолжение).

Ну так вот, выходные трансформаторы у нас, будем считать – намотаны, пропитаны, высушены и готовы к «употреблению».

Теперь нам необходимо определиться с силовым трансформатором;

Итак, возьмём за основу ток анода с прицелом на лампу КТ88, который доходит до 0,1 А, их у нас две, анодное напряжение 380 В, получаем 380 Вх0,1Ах2=76 Вт. Лампы раскачки (драйвера) там ток анода до 10мА на два канала, питание от анодного 380 В, получаем 3,8 Вт.
Накал выходные лампы 1,7А, на раскачке 0,6А, индикатор 0,3А, умножаем на 2, получаем 5,2А, умножаем на 6,6В, получаем 34,32Вт. Теперь решаем какой у нас будет выпрямитель, на диодах или кенотроне.
На диодах выпрямитель гораздо проще, но нужно делать задержку подачи анодного напряжения, и от диодов будут помехи на выходные трансформаторы.

Выпрямитель на кенотроне сложнее, нужно мотать на трансформаторе доп. обмотку накала - 5 Вольт, и анодное напряжение практически равно выходному переменному с трансформатора, а без нагрузки пока лампы не прогрелись полностью, оно кратковременно поднимается в 1,41 раз.
Анодная обмотка здесь должна быть со средней точкой, что тоже усложняет намотку силового трансформатора, но не нужно делать задержку включения высокого напряжения и отсутствуют помехи в звуковом тракте, звук гораздо приятнее, нет полупроводниковых диодов, что делает устройство настоящим антикваром, да и менять выпрямитель (кенотрон) на много проще.

Всё, решились, считаем под кенотрон.

5 Вольт умножаем на ток накала 3 А (5Ц3С) получаем 15 Вт. Теперь всё складываем, 76 Вт+34 Вт+3,8 Вт+15 Вт=128,8 Вт, это столько будет потреблять наш усилитель в виде тепла, для запаса и удобства берём стандартный ОСМ-0,16 кВА и пробуем его.
А пробуем следующее, у некоторых трансформаторов ОСМ такое огромное магнитное поле (они слегка не домотаны и были рассчитаны на большую индукцию), что они дают помехи на выходные трансформаторы которые ни чем нельзя убрать.
Сначала проверяем ток холостого хода ОСМ, и если он в пределах 0,1 А то норма, вполне можно будет его использовать.
Можно сделать и по-другому;
Подключить трансформатор в сеть, нагрузить его чем угодно допустимым, рядом поставить звуковой трансформатор, к выходной обмотке которого подключена ваша акустическая система, и перемещая его в разных плоскостях, попытаться услышать гул в динамиках. Если не гудит, значит отлично, а если гудит, то так и будет у Вас гудеть после его перемотки и сборки.

Теперь приступаем к намотке силового, но для начала его нужно разобрать, а перед этим подать на его сетевую обмотку ровно 220 Вольт, и измерить на любой выходной обмотке точное выходное напряжение, запомнить значение и обмотку. Когда будете сматывать вторички, обязательно посчитать, сколько витков на этой обмотке, поделить на измеренное напряжение, и получите количество витков на 1 вольт. У меня получилось 2,24 витка на 1 Вольт. Сматываем до сетевой обмотки, проверяем качество изоляции, там желательно будет проложить пять-семь слоёв бумаги, и бумаги разной, например обычной для печати и тетрадной, или специальной.

Так как у нас планируется кенотрон, то это двухполупериодный выпрямитель, а значит анодная обмотка будет состоять из двух симметричных половинок, но для большей универсальности, мы сделаем её с отводами.

По справочнику из таблицы смотрим какой нам нужен провод чтобы получить ток около 0,25А, плотность тока здесь можно брать 4-5 А мм.кв., так как нагрузка на эту обмотку импульсная (динамическая), получается что провод диаметром 0,25мм для этого подойдёт. Потом смотрим, какой диаметр нужен для накальных обмоток, нагрузка у них постоянная (статическая), поэтому здесь берём плотность тока 2-2,5 А мм.кв. (чтобы трансформатор не сильно грелся), получается на кенотрон 1,25 -1,4 мм, для накала остальных ламп 2,0мм. Просчитываем все витки, ряды, слои, изоляции и проверяем, чтобы у нас всё вместилось.

Зная что на 1 Вольт нам нужно 2,24 витка считаем: 320Вх2,24=716 витков, плюс довесочек 30Вольт х2,24=67 витков.

ВНИМАНИЕ: мотаем обмотку в следующей последовательности. 67 + 716 + 67 + 716, естественно делаем отводы.
Изоляция три слоя. Затем мотаем дополнительную обмотку на 50 Вольт, проводом 0,25 мм, это на всякий случай, если вдруг захотим использовать внешнее смещение выходных ламп.
Изоляция четыре слоя, потому что следующая обмотка из толстого проводов и может повредить изоляцию. Мотаем накал ламп, он занимает часть ряда, снова изоляция два-три слоя и на свободном месте мотаем накал кенотрона. Эту обмотку желательно отделить от накальной обмотки ламп усилителя, так как она будет под потенциалом анодного напряжения.
Уплотняем, собираем, проверяем трансформатор, чтобы не гудел, проливаем лаком так же качественно, как и звуковые трансформаторы.

Всё, высушили, проверили. Подключаем силовой трансформатор в сеть, к накальной обмотке подключаем мощную автомобильную лампу или что-то подобное. Подключаем осциллограф к анодной обмотке звукового трансформатора, устанавливаем самый чувствительный предел измерения напряжения, подносим к силовому трансформатору и располагая их между собой так, что бы катушки не совпадали ни в одной плоскости, ищем положение где при минимальном расстоянии между силовым и звуковым трансформаторами, по осциллографу имеем минимум наводки.

Обычно это получается, когда центры трансформаторов находятся в одной плоскости, это самый оптимальный способ размещения, где получается электромагнитное совмещение. Примерно это будет так, как на рисунке.

После этого уже можно прикидывать размеры будущего усилителя. И не забываем про тепловые экраны перед трансформаторами, лампы греют очень сильно. Тепловые экраны у меня сделаны из зеркала от старого фото-глянцевателя. Можно и без экранов, просто дальше разнести лампы от трансформаторов.

Панель (шасси), на которой крепятся ламповые панели и всё остальное, желательно делать из металла, у меня она сделана из крышки от электрощита с последующей покраской в нужный цвет.

Ламповые панели крепим сверху на нашем шасси (крышке электрощита).

Теперь как их расставить. Здесь можно так, как вам нравится, но правильнее будет так, чтобы сигнальные цепи были как можно короче, т.е. с анода одной лампы на сетку другой - как можно короче. Но иногда такое размещение получается не так красиво снаружи, когда аноды ламп повёрнуты куда попало.

Вот так всё вначале внутри. Корпус делался из настоящего дерева, (наличник с дверного проёма, или плинтус напольный), трудности были с запилами 45 градусов в домашних условиях.

Все электрические силовые провода попарно должны быть скручены (свиты), для уменьшения наводок, точно также свиваются сигнальные провода, сигнальные провода пересекают электрические провода под прямым углом и на максимально бОльшем расстоянии.

Поэтому все сигнальные провода я пускаю у основания самого шасси, а накальные, силовые и анодные, ближе к нижней крышке. Монтаж делаю навесной, очень удобно для подборки и разных экспериментов.

На что ещё стоит обратить внимание из деталей.

Всё, где протекает звук, должно иметь минимальную индуктивность.
В первой сетке (а в выходной лампе обязательно) желательно ставить антизвонный резистор, который не даст вашему каскаду перейти в режим высокочастотной генерации. Резисторы подойдут МЛТ, ОМЛТ и прочие с соответствующей мощностью.

Никогда не применяйте в цепях звука проволочные резисторы.

Здесь у меня все резисторы 2Вт, удобно монтировать, и сломать случайно трудно.
В цепи накала кенотрона, из-за того что напряжение накала получилось больше чем 5В, пришлось поставить балластные резисторы по 5Вт, это даёт дополнительную задержку подачи анодного напряжения.
Из-за того, что первые секунды напряжение анода завышено и составляет около 430 Вольт, то все сглаживающие конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 450В.
Все электролиты шунтируются обычными конденсаторами, в районе 0,47-1,0 мкФ на напряжение не ниже 450В. Желательно использовать хорошие конденсаторы, про это в интернете есть различные статьи.
К73-9 и К73-17 это крайний случай, К73-15, К73-11 уже не плохо, К78 не плохо, а лучше с ними комбинировать КБГ, К40.

Очень мне не понравились импортные аналоги наших конденсаторов К73-17, вот такие в жёлтых корпусах.

Между каскадами обязательно используйте только хорошие конденсаторы, иначе будет не интересно от всей проделанной работы.
Все конденсаторы звучат по-разному, одни звенят, другие заваливают верх.

Очень хорошо в звучании мне понравились конденсаторы вот такого плана 0,1 мкФ 200В, звучат замечательно.

Из старых советских конденсаторов очень много интересных, можно экспериментировать.

 Фторопластовые конденсаторы неплохо звучат. Бумажные тоже могут понравиться, там типа ретро звука будет, подзавалены верхние частоты. Вот такие конденсаторы я тоже применял.

И даже применял вот такие конденсаторы.
Сбоку прокалывал у них отверстие, наливал внутрь конденсаторного масла из высоковольтных конденсаторов, аккуратно запаивал, недели две пропитывалось, а потом слушал. Немножко высоких не хватает, но звучание интересное, живое.

Вот такие конденсаторы (БТМ-1, МБМ) ставить, как межкаскадные не советую - бесполезны, хотя, как говорят на вкус и цвет все бананы разные.

Довольно не плохие конденсаторы я брал в «Аудиомании» не дорогие, вот такие.
Повторюсь ещё раз, от конденсаторов (особенно межкаскадных) звук зависит очень сильно.

В качестве дросселей фильтра использованы готовые дроссели от старого лампового телевизора. Можно сделать их и самостоятельно, намотав проводом примерно 0,3-0,35мм, до заполнения каркаса любого удобного для этого трансформатора не большой (около 10Вт) мощности. Но обязательно при сборке сделать магнитный зазор в магнитопроводе 0,1-0,2 мм.

Общая шина выполнена медным луженым проводом 2,5мм, соединена с шасси усилителя в центре и разведена в обе стороны. Больше с корпусом она не должна нигде касаться, только в одной точке. Все общие проводники припаиваются к этой шине по кратчайшему расстоянию, не должно быть ни каких закольцовок, общие провода должны быть выполнены медным проводом сечением не менее 1мм.кв., для снижения индуктивностей и что бы не сделать ваш усилитель обычным радиопередатчиком.

Анодные цепи обязательно изолируйте двойной изоляцией, если где то они чего-то касаются, обязательно проложить ПВХ трубку (кембрик), иначе может прогореть.
Накальные цепи через R19-R22 находятся под положительным напряжением 60-70 Вольт, это снижает фон переменного тока, их можно на корпус посадить, но положительное смещение эффективнее.
Данная цепочка так же способствует разряду накопительных конденсаторов анодного питания после отключения усилителя из сети.

Для соединения входных разъёмов с регулятором громкости и от регулятора громкости к входным лампам использована витая пара ИЗ МНОГОЖИЛЬНОГО ПРОВОДА FTP, две витых пары (для увеличения сечения провода) свиваются между собой, это один провод (сигнальный) , также изготовляется второй провод (общий), эти провода свиваются между собой и подсоединяются к соответствующим участкам схемы.
Почему-то витые провода мне нравятся больше чем коаксиальные или экранированные. Можно использовать вместо витых пар МГТФ или подобные многожильные и даже электрические провода, если там медь не пошла оксидами.
Для сигнальных цепей используйте медный провод, на котором нет окислов, и для колонок в том числе.
Не покупайте аудиопровод в обычных магазинах, там он алюминиевый, с медным напылением, которое окисляется со временем, и вы будете долго ломать голову, почему у вас не звучит - проверено на себе.
Медный хороший аудиопровод начинается с 10уёв за метр.

Ну вот вы всё собрали, спаяли, всё наглядно видно, что куда идёт. Ещё раз проверили. Первое включение желательно делать через ЛАТР, либо через лампу накаливания мощностью, порядка мощности силового трансформатора.
ЛАТР-ом плавно поднимать напряжение подождать, проверить величины анодных напряжений, напряжений накала, поднять дальше.

ВНИМАНИЕ!!!! При измерении напряжения накала кенотрона с подключенным кенотроном, соблюдайте осторожность, относительно корпуса там будет АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!!!!!

Если ни где ничего не дымит, а ано

Дроссель для блока питания лампового усилителя

Ничто так не выдаёт консерватизм, чем изготовление ламповых усилителей звука. А может это просто признак особого изысканного вкуса настоящих аудиофилов? В любом случае собрать такой УНЧ представляется прикольным и теоретически выгодным занятием. Как знать, сколько подобный шедевр будет стоить спустя 20 лет. Тут один только внешний вид лампового усилителя уже делает достойной установку его на самом видном месте кабинета. А звук... Ну это каждый решит после прослушки для себя сам. В общем приступая к сборке самого усилителя, вначале продумайте сам блок питания. Это вам не 12В взятые из БП ATX. Здесь должны присутствовать минимум два напряжения разной величины и мощности. Напряжение накала берётся в пределах 5,5 — 6,5В и чаще всего подаётся на схемы переменным, сразу с обмоток трансформатора, а питание анодов достигает 300 и даже 500В. При уже постоянной форме тока.

Несмотря на то, что в последнее время наметилась стойкая тенденция к импульсным источникам питания всего и вся, рекомендую всё-же забыть на время про электронные трансформаторы и задействовать старый добрый ТС180 (ТС160) от любого чёрно-белого лампового телевизора. Тому есть две причины. Во-первых обычный трансформатор прощает невнимательность монтажа и не взорвётся, как электронный, при случайных боках и замыканиях, а во-вторых цена ЭТ может быть весьма и ввесьма, в отличии от обычных ТС, коих у многих хватает в закромах. Представляется правильным собрать один универсальный блок питания с анодным и накальным напряжением, и питать от него или один конкретный ламповый усилитель (спрятав сам БП подальше), или собирая другие ламповые схемы переключать его при необходимости на них. На каждый ламповый УНЧ блоков питания не напасёшся:)

Смотрим схему простого блока питания лампового усилителя:

По питанию 220В ставим модный пластмассовый тумблер 250В 5А с зелёной подсветкой. Не забываем про предохранители — один на пару ампер по сети, второй трёхамперник по накалу, и третий по высоковольтному напряжению анода. В отличии от электронных трансформаторов, где предохранители сгорают последними, здесь они выполнят свою миссию, так как даже и без них блок питания выдержит кратковременные замыкания выходов. За что я и уважаю трансы в железе. Диоды для двухполупериодных мостов или собираем из советских КД202 с нужной буквой, или берём готовый диодный мост на подходящее напряжение и ток. Если у вас усилитель на пару ламп типа 6П14П с небольшой мощностью выхода, диодный мост выпрямителя пойдёт и советский коричневый КЦ405 или КЦ402. Накал выпрямлять следует только для входных ламп первого одного — двух каскадов. Дальше влияние постоянного накала сводится к нулю и это будет только расход тепла на диодах.

Можно питать накал от моста с конденсатором 4700 — 10000мкФ, а можно и КРЕН5 поставить. и не стремитесь на входные лампы подавать строго 6,3В — лучше питать их немного заниженным напряжением вплоть до 5В. Так что обычная пятивольтовая КРЕНка и всё будет ОК. Обязательно советую поставить пару светодиодов — индикаторов напряжения анода и накала. Во-первых красиво, а во-вторых информативно, сразу видны возможные проблемы с питанием.

Корпус лучше делать делезный, точнее из листового алюминия — он обрабатывается очень удобно. Или просто взять готовый подходящих размеров, где просверлить гнёзда под кнопку сети, светодиоды и разъёмы. Сеть тоже вводите в корпус не просто через дырку, а подключив штеккером к специальному сетевому гнезду. Лично я делаю только так на всех конструкциях — это удобно.

Конденсаторы фильтров анода берём чем больше — тем лучше. Минимум два по 300 микрофарад. Напряжение на них должно быть на 100В выше, чем напряжение на выходе БП. Если у вас схема рассчитана на 250В, то берём конденсатор на 350. Конечно я это правило выполняю далеко не всегда, а бывает вообще ставлю один к одному, но вы так не делайте и в этом с меня пример не берите. Резистор на 47 Ом 5 ватт уточняем по конкретной схеме лампового усилителя. Для простого однотактного его хватит, а для мощного двухтактника надо вообще ставить дроссель. Выдиратся он из любого лампового телевизора и называется ДР-0,38. Трансформатор питания перед установкой в БП обязательно послушайте на предмт гудения и жужжания. А то купите, рассчитете и соберёте под него корпус, а он гудит громче вечернего Пинк Флойда. Будет большой облом. И напоследок порекомендую все диоды шунтировать конденсаторами на 0,01−0,1 мкФ с соответствующими напряжениеми.

Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ ЛАМПОВОГО УСИЛИТЕЛЯ

Ничто так не выдаёт консерватизм, чем изготовление ламповых усилителей звука. А может это просто признак особого изысканного вкуса настоящих аудиофилов? В любом случае собрать такой УНЧ представляется прикольным и теоретически выгодным занятием. Как знать, сколько подобный шедевр будет стоить спустя 20 лет. Тут один только внешний вид лампового усилителя уже делает достойной установку его на самом видном месте кабинета. А звук... Ну это каждый решит после прослушки для себя сам. В общем приступая к сборке самого усилителя, вначале продумайте сам блок питания. Это вам не 12В взятые из БП ATX. Здесь должны присутствовать минимум два напряжения разной величины и мощности. Напряжение накала берётся в пределах 5,5 — 6,5В и чаще всего подаётся на схемы переменным, сразу с обмоток трансформатора, а питание анодов достигает 300 и даже 500В. При уже постоянной форме тока.

Несмотря на то, что в последнее время наметилась стойкая тенденция к импульсным источникам питания всего и вся, рекомендую всё-же забыть на время про электронные трансформаторы и задействовать старый добрый ТС180 (ТС160) от любого чёрно-белого лампового телевизора. Тому есть две причины. Во-первых обычный трансформатор прощает невнимательность монтажа и не взорвётся, как электронный, при случайных боках и замыканиях, а во-вторых цена ЭТ может быть весьма и ввесьма, в отличии от обычных ТС, коих у многих хватает в закромах. Представляется правильным собрать один универсальный блок питания с анодным и накальным напряжением, и питать от него или один конкретный ламповый усилитель (спрятав сам БП подальше), или собирая другие ламповые схемы переключать его при необходимости на них. На каждый ламповый УНЧ блоков питания не напасёшся:)

Смотрим схему простого блока питания лампового усилителя:

По питанию 220В ставим модный пластмассовый тумблер 250В 5А с зелёной подсветкой. Не забываем про предохранители — один на пару ампер по сети, второй трёхамперник по накалу, и третий по высоковольтному напряжению анода. В отличии от электронных трансформаторов, где предохранители сгорают последними, здесь они выполнят свою миссию, так как даже и без них блок питания выдержит кратковременные замыкания выходов. За что я и уважаю трансы в железе. Диоды для двухполупериодных мостов или собираем из советских КД202 с нужной буквой, или берём готовый диодный мост на подходящее напряжение и ток. Если у вас усилитель на пару ламп типа 6П14П с небольшой мощностью выхода, диодный мост выпрямителя пойдёт и советский коричневый КЦ405 или КЦ402. Накал выпрямлять следует только для входных ламп первого одного — двух каскадов. Дальше влияние постоянного накала сводится к нулю и это будет только расход тепла на диодах.

Можно питать накал от моста с конденсатором 4700 — 10000мкФ, а можно и КРЕН5 поставить. и не стремитесь на входные лампы подавать строго 6,3В — лучше питать их немного заниженным напряжением вплоть до 5В. Так что обычная пятивольтовая КРЕНка и всё будет ОК. Обязательно советую поставить пару светодиодов — индикаторов напряжения анода и накала. Во-первых красиво, а во-вторых информативно, сразу видны возможные проблемы с питанием.

Корпус лучше делать делезный, точнее из листового алюминия — он обрабатывается очень удобно. Или просто взять готовый подходящих размеров, где просверлить гнёзда под кнопку сети, светодиоды и разъёмы. Сеть тоже вводите в корпус не просто через дырку, а подключив штеккером к специальному сетевому гнезду. Лично я делаю только так на всех конструкциях — это удобно.

Конденсаторы фильтров анода берём чем больше — тем лучше. Минимум два по 300 микрофарад. Напряжение на них должно быть на 100В выше, чем напряжение на выходе БП. Если у вас схема рассчитана на 250В, то берём конденсатор на 350. Конечно я это правило выполняю далеко не всегда, а бывает вообще ставлю один к одному, но вы так не делайте и в этом с меня пример не берите. Резистор на 47 Ом 5 ватт уточняем по конкретной схеме лампового усилителя. Для простого однотактного его хватит, а для мощного двухтактника надо вообще ставить дроссель. Выдиратся он из любого лампового телевизора и называется ДР-0,38. Трансформатор питания перед установкой в БП обязательно послушайте на предмт гудения и жужжания. А то купите, рассчитете и соберёте под него корпус, а он гудит громче вечернего Пинк Флойда. Будет большой облом. И напоследок порекомендую все диоды шунтировать конденсаторами на 0,01−0,1 мкФ с соответствующими напряжениеми.

Обсудить статью БЛОК ПИТАНИЯ ЛАМПОВОГО УСИЛИТЕЛЯ

Генератор Маркса — теория и практика создания импульсов высокого напряжения.

Изготовление корпуса радиоконструкции, на примере корпуса ультразвукового отпугивателя комаров.

Схема, фотографии и описание китайского прибора для экономии электроэнергии.

Качественная работа ламповой аппаратуры высокой верности воспроизведения звука в значительной степени зависит от применяемого блока питания, который из сетевого напряжения формирует питающие напряжения, необходимые для функционирования отдельных элементов, каскадов и блоков лампового усилителя в пределах заданных параметров. При этом среди основных требований, предъявляемых к таким источникам, помимо формирования напряжений и токов необходимых величин, особое место занимает обеспечение соответствующей степени фильтрации питающих напряжений. Дело в том, что одной из основных причин появления фона в ламповых усилителей являются пульсации выпрямленного напряжения, питающего цепи анодов и экранных сеток ламп. Поэтому добиться уменьшения фона, возникающего из-за пульсаций напряжения, можно в первую очередь, усовершенствованием схемы и улучшением параметров источника питания.

Блоки питания ламповых УНЧ, как правило, формируют два вида напряжений. Это постоянные напряжения величиной от нескольких десятков до сотен вольт для питания цепей анодов и экранных сеток, а также постоянные или переменные напряжения от единиц до полутора десятков вольт для цепей накала. Поэтому работа по улучшению параметров блоков питания также ведется в двух направлениях, которые соответствуют указанным видам формируемых напряжений.

Источники питания цепей анода и экранных сеток

Для формирования постоянных напряжений, необходимых для питания анодных цепей и цепей экранных сеток ламп УНЧ, обычно применяются ламповые или полупроводниковые выпрямители. В зависимости от особенностей применяемых схемотехнических решений, выпрямительные элементы могут подключаться по одпополупериодной, двухполупериодной или мостовой схеме. Однако в высококачественных ламповых усилителях формирование питающих напряжений для цепей анодов и экранных сеток обеспечивается чаще всего двухполупериодными или мостовыми выпрямителями, что позволяет при неизменных данных фильтра получить значительно меньший коэффициент пульсаций, чем от однополупериодного выпрямителя. Принципиальные схемы простого лампового и полупроводникового двухполупериодного выпрямителя с искусственно созданной средней точкой приведены на рис. 1.

В данных схемах сетевое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Тр1 (выводы 1−2), а аноды двойного диода Л1 или полупроводниковых диодов D1 и D2 подключены к крайним выводам основной вторичной обмотки (выводы 3−5). Параметры трансформатора Тр1 обычно выбираются такими, чтобы значения переменных напряжений между выводами 3−4 и 4−5 находились в пределах 200−500 В. С катода лампы Л1 или с соединенных катодов полупроводниковых диодов D1 и D2 снимается выпрямленное положительное напряжение, а в качестве отрицательной шины используется вывод 4 от середины вторичной обмотки, который является искусственно созданной средней точкой. На конденсаторах C1, С2 и дросселе Др1, который может быть заменен резистором R1, собран фильтр. Необходимо отметить, что при замене дросселя резистором параметры этого резистора (сопротивление и мощность) следует выбирать с учетом тока, потребляемого усилителем, и напряжения, необходимого для питания анодных цепей ламп.

Напряжение накала для двойного диода Л1 выпрямителя (рис. 1, а) обычно формируется отдельной обмоткой трансформатора Тр1 (выводы 6−7), не связанной с обмоткой, с которой снимается напряжение накала Uн для остальных ламп усилителя (выводы 8−9). Дело в том, что на катоде лампы выпрямителя обычно присутствует высокое положительное напряжение, а у многих диодов катод соединен с нитью накала внутри баллона лампы. В схеме выпрямителя на полупроводниковых диодах (рис. 1, б) напряжение накала Uн для ламп усилителя также снимается с отдельной обмотки (выводы 6−7).

Главным достоинством рассмотренной схемы формирования напряжения анодного питания с помощью двойного выпрямительного диода косвенного накала (рис. 1, а) является постепенное возрастание уровня высокого напряжения до номинального значения по мере разогрева лампы. Процесс разогрева лампы выпрямителя по времени практически совпадает с разогревом остальных ламп усилителя, поэтому не возникает перегрузки конденсаторов фильтра при росте анодного напряжения. При использовании полупроводникового выпрямителя (рис. 1, б) постоянное напряжение на конденсаторы фильтра подается практически сразу после включения аппаратуры, что приводит к их перегрузке, поскольку номинальное потребление тока начинается только после разогрева ламп усилителя.

Необходимо отметить, что в двойных диодах с косвенным накалом при перегорании общей нити накала или хотя бы нити накала одного из диодов (в лампах с раздельным накалом) происходит весьма значительное увеличение фона переменного тока с одновременным падением выпрямленного напряжения.

Если в двухполупериодном выпрямителе применяется двойной диод с непосредственным накалом, то напряжение на первый конденсатор сглаживающего фильтра следует снимать со средней точки обмотки накала кенотрона или с искусственно созданной средней точки. Принципиальные схемы выпрямителей на двойном диоде с непосредственным накалом приведены на рис. 2.

В схеме выпрямителя с искусственно созданной средней точкой (рис. 2, б) резисторы R1 и R2 помимо функции формирования средней точки одновременно обеспечивают снижение импульсов тока при включении блока питания, что способствует увеличению срока службы кенотрона. В обеих схемах напряжение накала Uн для ламп усилителя также снимается с отдельной обмотки (выводы 9−10 на рис. 2, а и выводы 8−9 на рис. 2, б).

На практике в радиолюбительских конструкциях в качестве источника анодного питания ламповых УНЧ обычно используются простые мостовые выпрямители с фильтрами. Принципиальная схема одного из вариантов такого выпрямителя приведена на рис. 3. В данной схеме напряжение питания для цепей анодов и экранных сеток ламп выходных каскадов (Uа1) снимается с точки соединения конденсаторов С1 и С2. В то же время напряжение Uа2, необходимое для питания анодных цепей ламп входных каскадов, дополнительно сглаживается специальным фильтром.

Источники питания цепей накала

В ламповых усилителях низкой частоты питание цепей накала ламп может осуществляться напряжением как переменного, так и постоянного тока. Формирование этих напряжений обеспечивается соответствующими цепями и каскадами блока питания. Обычно в аппаратуре среднего класса напряжение переменного тока для накала ламп снимается со специальной обмотки силового трансформатора (рис. 4, а). В данной схеме с первой вторичной обмотки трансформатора Тр1 (выводы 3−4) снимается переменное напряжение для источника формирования постоянного анодного напряжения, а со второй вторичной обмотки (выводы 5−6) — переменное напряжение накала требуемой величины, которое подается непосредственно на соответствующие выводы ламп. Большинство электронных ламп, применяемых в усилителях НЧ, рассчитаны на номинальное напряжение накала величиной 6,3 В. Однако иногда для снижения уровня фона первого каскада питание цепи накала лампы предварительного усилителя осуществляется от отдельной обмотки меньшим напряжением. Так, например, для лампы типа 6Н2П это напряжение может составлять 5,7 В, а для лампы 6Н3П — 5,5 В.

Не следует забывать о том, что провода, используемые для подачи переменного напряжения к нитям накала ламп, часто оказываются источником наводок, приводящих к появлению фона переменного тока. Поэтому для ослабления влияния наводок рекомендуется использовать несколько способов. Так, например, самым простым решением является применение так называемых электрически симметричных цепей питания накала, которые образуются путем заземления средней точки обмотки накала относительно шасси или же созданием искусственной средней точки с помощью потенциометра. Упрощенные принципиальные схемы электрически симметричных цепей питания накала приведены на рис. 4, б и 4, в.

В схеме, приведенной на рис. 4, в, потенциометр R1 должен быть рассчитан на мощность не менее 1 Вт и иметь сопротивление в несколько сотен Ом, например от 100 до 680 Ом.

Необходимо отметить, что в некоторых случаях при использовании схемы с искусственной средней точкой (рис. 4, в) для накала ламп входных каскадов движок симметрирующего потенциометра не подключается к корпусу. На него подается небольшой положительный потенциал в несколько десятков вольт, который формируется специальным делителем из постоянного напряжения питания анодных цепей (рис. 5, а). Так, например, для лампы типа 6Н2П это напряжение может составлять 20−30 В. Постоянное напряжение в несколько десятков вольт может подаваться и непосредственно на среднюю точку накальной обмотки силового трансформатора (рис. 5, б). Для лампы типа 6Н2П это напряжение может составлять 50 В.

В ламповых усилителях аппаратуры высокой верности воспроизведения звука, если для снижения уровня фона рассмотренных мер недостаточно, накал ламп входных каскадов следует питать напряжением постоянного тока, которое формируется отдельным источником. Принципиальные схемы таких источников питания, основу которых составляет двухполупериодный или мостовой выпрямитель, приведены на рис. 6. Необходимо отметить, что схему, изображенную на рис. 6, а, рекомендуется применять для ламп с током накала меньше 300 мА. Для ламп с током накала 0,3 А и выше желательно использовать схему, приведенную на рис. 6, в. При этом обмотка накала должна быть рассчитана на напряжение, вдвое большее, чем номинальное напряжение накала соответствующей лампы. Так, например, для ламп с напряжением накала 6,3 В обмотка накала силового трансформатора должна обеспечивать напряжение 12,6 В.

Дополнительную защиту от возникновения наводок с одновременным снижением фона, вызванного пульсациями питающего напряжения, обеспечивают стабилизированные источники питания, формирующие напряжения для цепей накала ламп УНЧ. Принципиальная схема одного из вариантов такого источника, выполненного на интегральной микросхеме, приведена на рис. 7.

НАШ САЙТ РЕКОМЕНДУЕТ:

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСОВ
ПРИБОР ДЛЯ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Метки:  

Тёплый, ламповый и очень опасный / Хабр


Меня не может не радовать возрождение интереса к ламповой электронике. Однако, есть над чем задуматься!

В одном из комментариев я как-то написал, что «растет уже третье поколение электронщиков, не битых анодным напряжением». Несколько недавних публикаций с конструкциями на электронных лампах меня в этой уверенности только укрепили.

Я начинал ещё в те времена, когда конструкции на лампах не были экзотикой, и первое чему учили юных радиолюбителей старшие товарищи — приёмам безопасного проведения работ под напряжением. Этими «лайфхаками для гиков» я и хочу поделиться в публикации.


О том, что электрический ток опасен, знают все. Заботливые родители вставляют в розетки специальные заглушки и говорят своим ещё неразумным детям, что в розетку ничего совать нельзя. Заботливые работодатели проводят работникам инструктажи по технике безопасности.

При этом люди продолжают гибнуть от поражения электрическим током!

Как правило, люди безбоязненно касаются проводящих цепей, которые считают обесточенными. При этом у человека нет органов чувств для определения наличия электрического напряжения на расстоянии. Касание же к цепям под напряжением может привести к смерти!

Кратко, но по существу, основные правила электробезопасности в радиолюбительской практике изложены в статье «Осторожно! Электрический ток» — Радио №8, 1983, с.55.


В 1983 году конструирование на электронных лампах было для юных радиолюбителей уже не столь актуально, поэтому некоторые нюансы безопасной работы с ламповыми конструкциями разберу подробней.
Любые монтажные работы должны проводиться только на обесточенном оборудовании! Для этого конструкция должна содержать выключатель питания с жестко фиксированными положениями и индикатор включения.

Лучшей практикой же всегда было не надеяться на выключатель, а вынимать вилку сетевого шнура из розетки, т.е. обеспечивать «видимый разрыв цепей электропитания» конструкции.

Также, необходимо обязательно вынимать вилку из розетки при замене сетевых предохранителей. Конечно, существуют конструкции предохранительных колодок, позволяющих менять предохранители «на ходу», но если запасной предохранитель «полыхнёт» прямо при замене, положительного влияния на организм это не окажет.


После того, как конструкцию обесточили, необходимо дождаться разряда конденсаторов!

Лучшей практикой считалось разряжать конденсаторы сглаживающего фильтра источника анодного напряжения через параллельно подключенный к выходу фильтра резистор. Номинал резистора подбирали так, чтобы через него протекал ток порядка 1 мА. Чтобы убедиться, что заряда на конденсаторах фильтра не осталось, на этом резисторе измеряли напряжение.

Конденсаторы также опасны тем, что могут взорваться. Чтобы снизить риск, придерживайтесь правил:

  • номинальное напряжение конденсатора (особенно в цепях питания) должно в 1,5 — 2,0 раза превышать действующее напряжение цепи;
  • полярные конденсаторы категорически запрещается включать в другой полярности, а следовательно, и использовать их в цепях переменного тока;
  • корпус конденсатора не должен иметь повреждений, вздутий и потёков.


Работы с конструкциями на лампах нужно проводить в защитных очках! Защитные очки поменять проще, чем купить себе запасные глаза.

Я уже упомянул про взрывающиеся предохранители и конденсаторы. Дополню проплавленными баллонами ламп и разлетающимися в разные стороны осколками резисторов и расплавленными каплями металла от проводников при лавинообразных процессах в лампе.

Можно, конечно, думать, что защита не понадобится, но закон Мёрфи суров, а жареный петух не дремлет!


Не каждая конструкция начинает работать прямо после сборки. При отладке в неё приходится лезть щупами и отвёртками, т.е. всегда есть риск попасть под напряжение или устроить замыкание.

Борются с этим изоляцией токонесущих цепей. Монтажные провода должны иметь надёжную цельную изоляцию. Контакты должны быть защищены от прикосновения изолирующими трубками.

Точки, где при отладке нужно измерять напряжение или смотреть форму сигнала, желательно изолировать трубкой ПВХ, чтобы на время отладки трубку с контакта аккуратно сдвинуть, а затем вернуть её назад. С термоусадкой это так просто не получится.


Есть шутка, что настоящий электрик никогда не ест вилкой с ножом, чтоб не прикасаться второй рукой к проводящей поверхности.

Лучшей практикой при измерениях всегда было закрепить один щуп прибора зажимом типа «крокодил» в одной точке измерения, разместить прибор на ровной поверхности в удобном безопасном месте, взять в руку второй щуп прибора и проводить измерения, заложив другую руку за спину. На глазах — защитные очки, разумеется.


Схемы на электронных лампах склонны к самовозбуждению. Самовозбуждение может привести к пробою лампы, иногда со «спецэффектами», приводящими к замене защитных очков.

Борются с самовозбуждением, укорачивая до минимума сигнальные цепи и соединяя выводы элементов, подключенных к общему проводу, в одну точку «звездой».

Лучшей практикой является монтаж элементов схем непосредственно на контакты ламповых панелек. Цепи между каскадами стараются сделать максимально короткими и расположить их так, чтобы не возникало паразитных обратных связей.

Соединение к общему проводу «звездой» тоже вызвано предотвращением паразитных обратных связей перетоками по металлическому шасси.


Никакая попытка сэкономить на гальванической развязке от сети себя не оправдывает! Хотите сэкономить — найдите блок питания от лампово-полупроводникового телевизора и поменяйте в нём конденсаторы. Получите и накальное напряжение ~6,3 В, и анодное +360 В, и отрицательное напряжение для цепей смещения, и питание для транзисторов +30 В.

Короче, будет Вам счастье, а проблем с наведённой на шасси «фазой» не будет.


Рабочее заземление имеет принципиальное отличие от защитного в том, что служит для обеспечения штатного режима работы электроустановки.

В качестве примера схемы, требующей рабочего заземления, можно привести радиопередатчик. Частным случаем радиопередатчика можно считать трансформатор Тесла. Рабочее заземление в подобных схемах используется в качестве второго плеча передающей антенны, т.е. в цепь рабочего заземления отдаётся мощность!

В связи с этим однозначно не стоит использовать в качестве рабочего заземления трубы отопления, водоснабжения и газовые трубы:

  • результатом передачи мощности по газовой трубе может быть взрыв бытового газа;
  • на трубы отопления и водоснабжения и циркулирующую по ним воду будет наведено напряжение, а, как я уже говорил, люди безбоязненно касаются проводящих цепей, которые считают обесточенными… В случаях же, когда из-за отсутствия качественной гальванической развязки при «бестрансформаторном питании» на такое вот «рабочее заземление» попадёт «фаза», шансы жильцов на выживание стремительно падают.


Меня не может не радовать возрождение интереса к ламповой электронике. Я очень надеюсь, что мой опыт, изложенный в статье, поможет неофитам испытать радость от технического творчества. И ещё я очень надеюсь, что следуя изложенным в статье несложным рекомендациям, никто не пострадает от своего увлечения ламповой техникой.

73! de RD9F

Импульсный блок питания для лампового усилителя

Попов Евгений Владимирович
Адрес Email -popov (at) kcs.iks.ru
(замените (at) на @)

Захотелось для души чистого раритетного лампового звука.

Собрал проверенный усилитель с радиолы "Эстония-4", настроил с внешних блоков питания, но когда прикинул размер и вес трансформатора с конденсаторами фильтра и прочим, оказалось блок питания соизмерим (если не больше) самого усилителя и душа этому воспротивилась.

Было у меня несколько импульсных блоков питания, но нужных напряжений 300 вольт там не было, а попытки разобрать магнитопровод импульсного БП терпели фиаско, все они были склеены эпоксидкой. С третьего раза удалось один сердечник разобрать, но перематывать все обмотки не стал.

Для блока питания взял от старого сканера FLATBED SCANNER импульсный БП. Там использовались широкораспространенные и недорогие детали Микросхема U3842 и силовой транзистор К741. У него было довольно много выходных напряжений +15, -15, +5, +12 и +24 вольта и почти на всех стояли стабилизаторы и фильтрующие конденсаторы. Первичные обмотки и схему управления я не трогал, а вот выпаяв все лишние вторичные элементы я разместил на их месте второй трансформатор ( с него взял 300 вольт), радиатор силового транзистора (он представлял собой "уголок" алюминия я тоже снял, на его место поставил кулер от процессора для обдува всего блока и запитал его через стабилитрон КС 510 от 24 вольт. Кулера не слышно вообще. Силовой транзистор поставил на заднюю стенку усилителя.

Сканер у меня есть, видеокамера может снять в режиме фото, да ввести с нее изображение в компьютер нечем.Попадется цифровой фотоаппарат у знакомых, по возможности пошлю. Но от блока питания я ничего "не отпиливал". Все осталось в прежних габаритах. Блок питания стоит с огороженном "сусеке" "на ребре" и занимает (он у меня дома, письмо пишу на работе) примерно 15-20% усилителя. Самая большая и тяжелая деталь - это выходной трансформатор усилителя.

Все эти напряжения и стабилизаторы к ним я "отцепил". Для питания накала ламп (на выходе усилителя две 6П14П и две лампы 6Н2П использовал напряжение 7.5 вольт, подаваемое на 5 вольтовый стабилизатор. Получилось, что накал 6.28-6.34 вольта на всех лампах при токе 2.6 ампера(ток постоянный, диоды и конденсаторы оставил).

Пришлось оставить схему 24 вольта, она использовалась для стабилизации напряжения в ИП. Высоковольтную обмотку намотал на другом трансформаторе, который мне удалось разобрать, "первичную" обмотку, я не трогал, остальные обмотки с трансформатора смотал и намотал около 100 витков провода и подключил первичную обмотку второго трансформатора параллельно первичной обмотке блока питания от сканера (между +300 вольт сети и коллектором К741).

На вторичной обмотке (около 100 витков) напряжение оказалось около 300 вольт ( после выпрямления. Правда в момент включения усилителя, когда внутренее сопротивление непрогретых ламп еще велико, напряжение подскакивает до 350 вольт и плавно снижается по мере прогрева ламп до 300 вольт и дальше оно не изменяется независимо от громкости звука. Но через полчаса работы элементы начинали слегка перегреваться. На выпрямительный диод накала пришлось одеть радиатор из фольги и силовой транзистор поставить на более мощный радиатор (я использовал металлическую стенку усилителя, корпуск силового транзистора пластмассовый), а в конечном итоге все нагревания надоели и поставил маленький кулер от процессора на обдув всего блока питания. В итоге весь блок питания получился размерами где-то 14 см на 8 см и толщиной 5 см и весом грамм 200, чему несказанно рад.

И еще. Усилитель моно,один канал, на второй канал мощности не хватит, надо помощнее. В усилителе две лампы 6П14П и две 6Н2П.

Если есть вопросы, пишите, отвечу
popov (at) kcs.iks.ru

Red-Resistor.ru/library/tube/amp_6P3S

Ламповый усилитель на 6П3С

Продолжаем тему ламповой техники. Захотелось мне поменять свой Pioneer A305 на что-нибудь ламповое. Надоел он мне, да и после того, как я послушал лампу, пусть даже в наушниках, пришло понимание того, что с ширпотребовским кремнием в домашних условиях пора завязывать. А чтобы себя основательно замотивировать, я отправил свой А305-тый в качестве подарка своему старому другу, у которого как раз вовремя сломался древний Амфитон 75у-101с.

Из всего обилия предлагаемых в интернете схем, на мой взгляд, я выбрал одну из самых простых.

Представленная схем была опубликована в журналах «Радио хобби» 2…5/99 статья «Секреты ламповой High-End технологии» автор Станислав Симулкин, г. Алчевск Луганской области. Очень своеобразная статья о премудростях и хитростях высоко-конечной ламповой аппаратуры. Но так как я пока не дорос до почетного звания аудиофила, то некоторые нюансы, такие как золотые провода между входными гнездами и регулятором громкости, я в своем творении упустил. Но зато нашел ребят, которые делают хорошие выходные трансформаторы ТВЗ-1-9 Люкс и применил их вместо стандартных ТВЗ-1-6. Предложенную схему можно немного оптимизировать и использовать только одну лампу 6Н23П на оба канала. Но я решил, что в варианте - лампа на канал, что-то есть.

С другой стороны, в оригинальной схеме для фильтрации анодного напряжения кроме емкостей по питанию больше ничего не использовалось. Возможно этого достаточно, но мне такой фильтрации показалось мало, и я, для верности, применил проверенный «электронный дроссель».

Светодиод для индикации работы усилителя мне совершенно не хотелось ставить, но так как купленный мной на «Али» корпус уже имел отверстие, то пришлось на один из накалов прикрепить резистор с диодом для возможности закрыть пустоту на передней панели. Трансформатор я использовал TorAN -70 (70 ватт), но думаю пожадничал. Он греется. Поэтому предлагаю тем, кто будет повторять схему ставить на питание что-нибудь по мощнее хотя бы ватт на 100. Но по расчетам 70 ватт хватает. Пусть в притык, но хватает. Все трансформаторы, лампы, панельки и переменный резистор покупал в Истоке, корпус, входные гнезда, выходные клеммы для подключения колонок заказывал на «Али». Всю остальную рассыпуху брал на Митинском рынке.

Т.к. я не любитель навесного монтажа, то всё делал на текстолите. А ввиду нехватки места на верху корпуса, силовой трансформатор пришлось опустить в низ. Поначалу я закрыл его крышкой, сделанной из консервной банки, но потом, когда стало ясно, что он здорово греется, крышку пришлось снять.

На следующих фотографиях потрошки усилителя в момент разных этапов настройки.

А вот уже начало сборки в корпус. Отверстия под лампы получились немного больше чем хотелось. Надо было делать их по старинке, очерчивать штангеном окружность, высверливать и доводить напильником, а не использовать коронки. Коронки и ручная дрель, c алюминием, плохо совместимы.

И вот наконец все упаковано в корпус. К сожалению, я, перерыв весь «Али», так и не нашел такого корпуса, который подходил бы мне идеально. И дело тут не в цене. Этот усилитель можно было бы сделать немного покороче сантиметров на 10. Но для этого сам корпус должен быть на 10 мм. по шире. Лучше всего 240/260 мм. Но таких корпусов я не нашел и пришлось брать то, что подходило более-менее по форме и цене. В дальнейшем я собираюсь закрыть трансформаторы колпаками и поднять немного плату усилителя чтобы лампочки повыше торчали из корпуса.

Необходимо также пару слов сказать о процессе настройки.

Настраивал усилитель я в следующей последовательности. Проверил работоспособность блока питания. Затем собрал схему (без ламп) и проверил наличие напряжений на панельках. Потом вставив лампы проверил их накал. Затем подключив высокую сторону и подобрав резистор Rk выставил анодное напряжения около 250V. После прогрева у меня получилось 252V. Потом в режиме молчания, обязательно после прогрева (хотя бы около 10 …15 минут) подбирая резисторы R4 выставил напряжения на катодах 6Н23П. У меня получилось (1,093 и 1.088). После этого подобрал резисторы R8. На катодах 6П3С у меня получилось 12.8 и 12,7 вольт. Да, 6П3С я покупал подобранные парой.

Вот так. Вроде бы ничего сложного. Зато удовольствие от сборки и кайф от прослушивания, уже вроде как заслушенных до «дыр» композиций, которые начали открываться совсем в другом звуке. Впечатления от нового звука передать сложно. Просто приходит понимание того, что до этого момента с ушами было что-то не так.

10.09.2017


Доработка усилителя 6П3С.

После того как прошла эйфория от первых дней залипания у колонок, я нашел в себе силы и преступил к доработке усилителя. К тому же китайские товарищи мне прислали колпаки для выходных трансформаторов, а несколько дней трезвости способствовали появлению лишних денег на то чтобы поменять питающий трансформатор на более мощный.

Скажу сразу. И 100 ватт мало. Трансформатор греется. Уже не так сильно, как 70 ваттный, но все же греется. Придется через какое-то время раскошелится и заменить его. Надеюсь, что 150-ти ваттный трансформатор сдюжит. Так что если будете повторять эту схему, то берите трансформатор помощнее.

Итак, о доработках. Во-первых, был полностью переработан блок питания.

Я решил проверить работу фильтра без электронного дросселя и могу сказать только то, что 1880 микрофарад решают. R-C фильтр нижних частот, если онлайн калькулятор не врет, работает уже на 11 герцах. А намека на пятьдесят герц в колонках, нет никакого, от слова «Совсем». Так как фильтр собирал из того, что было под рукой, то поставил сопротивление 15 Ом - 15W хотя можно было бы и поменьше, как сопротивлением, так и мощностью. С другой стороны, и так очень хорошо получилось.

Для медленного заряда конденсаторов при включении, потребовалось добавить устройство плавного пуска анодного напряжения, состоящее из резистора ограничения мощности R1, реле и схемы управления задержкой.

О схеме управления задержкой и о ее реализации можно почитать отдельно. А вот к резистору R1 необходимо присмотреться получше. Ток, при включении усилителя, через этот резистор проходит весьма немаленький (собственно, с небольшими оговорками, этим резистором ток при включении усилителя и ограничивается). А так как рабочее напряжение уходит за 300 вольт, то становится ясно, что мощность резистора R1 должна быть приличной (Я по началу поставил двух ваттный резистор, который благополучно самопроизвольно выпаялся). От «испарения» R1 спасает только то, что время его нагруженной работы не велико и по мере зарядки конденсаторов нагрузка на него резко снижается. Короче, пользуясь законом Ома, резистор R1 нужно подбирать как по сопротивлению, исходя из пусковых токов в 100…200 мА, так и по мощности, с учетом времени его работы, а время задержки выставлять с учетом повышения напряжения на фильтрующих емкостях. У меня эффективное время работы схемы плавного пуска составила 15 секунд. Ну… пока я так понимаю работу этого узла.

Вообще-то по мере того как я разбирался в плавном повышении анодного напряжения при включении усилителя пришло понимание того, что схему неплохо бы доработать и сделать так чтобы после прогрева ламп, около 1…2-х минут, включалось первое реле и подавала напряжение на резистор плавного пуска, а затем уже второе реле, по мере подъема напряжения на конденсаторах, закорачивала резистор. Все это несложно реализовать, но разводить новые платы мне уже не хотелось.

Из-за того, что напряжения питания поднялось с 250 вольт до 320, мне пришлось немного перенастроить схему.

R3, R4 и R8 пришлось подбирать заново. Но после подбора все напряжения в контрольных точках встали на свои места.

Вот немного фотографий реализации.

Что касается звука, то на мой слух усилитель честно отрабатывает во всем диапазоне слышимых частот. Собственных шумов у него нет. В колонках гробовая тишина при максимально вывернутом регуляторе громкости. Звук чистый. Единственное что, маловато низов. Но скорей всего в этом виноват не усилитель, а колонки (у меня Polk Audio S15). Музыкальная сцена очень сильно зависит от фонограммы и, на мой взгляд, к усилителю отношение если имеет, то не большое. На одних фонограммах «музыкантов можно разглядывать воочию», а на других кроме летающих из одного в другое ухо звуков ничего толком нет.

Немного о цене. Вещь оказалась не дешёвая. Корпус с колпаками мне обошёлся на Али (с доставкой) в 10 т.р., комплект выходных трансформаторов в 6 т.р., силовой трансформатор в 1,5 т.р., ALPS Blue Velvet 0,9 т.р., лампы 1 т.р. (комплект), панельки, емкости и другая рассыпуха еще около 2…2.5 т.р. И того на круг, не считая работ и платы за проезд (бензин) в 20 т.р. За эти деньги можно купить какой-нибудь кремниевый Onkyo A-9010 в котором все есть. НО с другой стороны цена на любой мало-мальски ламповый усилитель начинается от 35…40 т.р. и уходит в невиданную для обывателя высь. Есть еще вариант для тех, кто хочет недорого потренироваться в сборке ламповых усилителей. Им можно порекомендовать конструкторы на Али за 8…12 т.р. Правда, как только присмотришься к моточным изделиям этих наборов, то сразу становится ясно на чем китайчата сэкономили.

И в заключении. Да, я отдаю себе отчет в том, что лампа дает больше искажений нежели кремний. Мощность этого усилителя не сопоставима с мощностью транзисторных. Функционал усилителя минимальный, даже можно сказать никакой и транзисторный усилитель в ценовом диапазоне 250…350 баксов будет иметь и встроенный ЦАП и фонокорректор, не говоря уже о такой мелочи как селектор каналов. Внешний вид тоже оставляет желать лучшего. Казалось бы, ну что в этих усилителях такого хорошего? А все просто. Дело в том, что, слушая ламповый усилитель со всеми его недостатками лично я получаю огромное удовольствие. Именно эти искажения и специфический окрас придает звучанию лампового усилителя ту самую неповторимую «теплоту», от которой невозможно оторваться. Но тут уж на вкус и цвет, как говорится, все фломастеры разные.

Схема простая и легко повторяемая, а если не заморачиватся с корпусом, можно легко и относительно не дорого приобщится к ламповому звуку и понять нравится он лично тебе или нет.

14.11.2017


Окончательная доработка усилителя 6П3С.

Так как 100 ваттный трансформатор грелся, да и мысли о возможности прогрева ламп перед подачей анодного напряжения не давали мне покоя, я все же нашел средства и силы, чтобы закрыть эти вопросы окончательно. После доработок блок питания приобрел следующую форму.

Блок задержки тоже был переработан.

Схема и плата усилителя не претерпела никаких изменений.

Вот так теперь выглядят потрошки усилителя с новым 150 Ваттным трансформатором и новым блоком питания.

Вот теперь все как должно быть. Задержка отрабатывает как надо через минуту подавая анодное напряжения через ограничительный резистор на конденсаторы, а затем еще через 20 секунд шунтирует защитный резистор после чего блок питания начинает работать в полную мощность.

Звучание усилителя не изменилось все четко и прозрачно. Никаких посторонних шумов в виде пятидесяти герцового фона в колонках не слышно. Трансформатор чуть теплый. Теперь основным источников тепла являются лампы. Собственно, так и должно быть.

Когда я начинал делать усилитель мне не приходила в голову мысль о том, что блок питания может доставить столько проблем. То, что представлено на фотографиях выше это лишь небольшая, но более-менее удачная часть работы. Было много решений, которые пришлось переделывать.

Если возьметесь за изготовление лампового усилителя уделяйте больше внимания блоку питания вашего аппарата.

Для себя тему лампового усилителя на 6П3С я закрыл. Буду наслаждаться проделанной работой.

В приложенных файлах альбом схем, разводка плат, программа для заливки в МК для задержки и на всякий случай файл программы в текстовом формате.

19.03.2018

Вот как-то так. Если вдруг найдете в статье неточности или заблуждения. Я подправлю.

Приложение:

сборка лампового усилителя (начало)

Сборка лампового усилителя (начало)

     Причины создания усилителя:
      1. Мои АС (рупоры) имеют очень большую чувствительность (порядка 100 дБ). Замеры показали, что комфортная громкость наступает при подводимой мощности 0,3 Вт (300 мВт).
      2. Мой транзисторный усилитель (мощностью 120 Вт на нагрузку 4 Ом), при малых значениях мощности (0,5 Вт) работает не очень хорошо (слышны шумы).
      3. При сравнении звучания лампового и транзисторного усилителя было замечено, что лампа интереснее воспроизводит музыку (в частности, женский вокал).
      Исходя из вышеперечисленного, ясно было, что нужен маломощный качественный усилитель. Было принято решение собирать ламповый усилитель небольшой мощности.
      Сборка усилителя продолжалась в течение 5 месяцев.
      После различных доводов остановился на схеме SE (однотактная схема). Также было определено, что выходные лампы будут типа 6V6 (советский аналог 6П6С). Далее было выбрано "железо" для создания выходных трансформаторов - ОСМ-0,25 (имеет приличный массо-габаритный показатель, очень популярно для создания выходников, среди советского "железа"). Затем был сконструирован и построен некий намоточный станок - "моталка". Из стеклотекстолита толщиной 1 мм подготовлены каркасы для катушек выходников. Произвёл приблизительный расчёт выходных трансформаторов и в соответствии с ним, купил намоточный провод (диаметром 0,3 мм и 1,3 мм). Начал намотку катушек (схема намотки послойно приведена ниже). Затем было принято решение применить в качестве драйверной лампы 6SN7 (советский аналог 6Н8С). Определился - напряжение питания выходных ламп +250 В, драйверной лампы +430 В. Далее создавались дроссели - для драйверного питания +430В дроссель с индуктивностью 6,5 Гн, сопротивление получилось ок. 80 Ом. Для дросселя выходных ламп стремился минимизировать сопротивление - в итоге индуктивность 0,8 Гн, сопротивление 7,5 Ом. По блоку питания - решено организовать два отдельных трансформатора - накальный и анодный. Накальный трансформатор содержит три накальные обмотки 6,3 В (на три лампы усилителя). Анодный трансформатор - выпрямитель двухполупериодный, раздельные вторичные обмотки на 430 В (драйвер) и 250 В (выходные лампы). После подготовки моточных изделий был собран макет. Затем отслушан. В результате опытных изменений схемы макета, был получен желаемый вариант звучания усилителя.
      Из личной переписки:
      Q: - чем ламповые усилители координально отличаются от цифровых ?
      A: - Про мой случай. Голос, женский. Например, Агузарова, песня 'Старый отель'. Транзистор не передает настроения Жанны, не понятно, о чем она думает, когда поет. С лампой - появляется ясность, слышна смена настроения Жанны, слышно, что своим голосом она передает, смысл песни. На транзисторе такого не слышно. Это кажется 'бредом' от меня. Но это так.

      Очень подробно, пошагово, этапы создания усилителя можно почитать на форуме Вегалаб в ветке .

Выходная мощность лампы (10-280 Вт) (серия 1608-1650)

1608 10 8000 карат Push-Pull (2 трубки) 6AQ5, 6V6, 6BQ5, EL84, SV83
1609 10 10,000 карат Push-Pull (2 трубки) 6AQ5, 6V6, 6BQ5, EL84, SV83
1615 15 5,000 карат Push-Pull (2 трубки) 2A3, 6A3, 6AQ5, 6B4G, 6L6, 6V6
1620 20 6,600 карат Push-Pull (2 трубки) 6AQ5, 6L6, 6V6
1650F 25 7,600 карат Push-Pull (2 трубки) 6L6GC, 6V6, 807, 5881, EL34
1645 30 5,000 карат Push-Pull (2 трубки) 6L6GC, 6V6, 807, 5881, EL34
1650H 40 6,600 карат Push-Pull (2 трубки) 6L6GC, 807, 5881, EL34
1650 тыс. 50 3,400 карат Push-Pull Par.(4 трубки) 6L6GC, 807, 5881, EL34, 6146B, 6550B
1650N 60 4,300 карат Push-Pull Par.(2 или 4 пробирки) 6L6GC, 807, 5881, EL34, 6146B, 6550B, KT88
1650P 60 6,600 карат Push-Pull (2 трубки) 6L6GC, 807, 5881, EL34, 6146B, 6550B, KT88
1650р 100 5,000 карат Push-Pull Par.(2 или 4 пробирки) 807, 5881, EL34, 6146B, 6550B, КТ88
1650 т 120 1,900 карат Push-Pull Par.(4 или 6 пробирок) 6L6GC, 5881, EL34, 6550B, KT88
1650 Вт 280 1,900 карат Push-Pull Par.(6 или 8 пробирок) 6L6GC, 5881, EL34, 6550B, KT88

Примеры клиентов - Hammond Mfg.

У вас есть «классическая» идея или применение для нашей продукции? Сообщите нам и отправьте несколько фотографий, если сможете - мы будем рады разместить их здесь.

Вдохновляйте других!


Нагретый катод - Рикардо Пастор

От Рикардо:

Я Рикардо Пастор из Испании, я построил небольшой ламповый стереоусилитель мощностью 3 Вт для дома
Как вы можете видеть на моем веб-сайте для этого проекта http: // www.hotcathode.com/
Для этой цели я использовал:

Выходной трансформатор (2): 125BSE

Силовой трансформатор: 370DAX

Шасси: 1441-16BK3



Андрей Ломако

Только что обнаружил, что у вас есть галерея с изображениями дизайнов, выполненных с вашими продуктами. Мой усилитель мощности с трансформаторной связью PAROVOZ SV811-10 может иметь самое большое количество ваших намоток, а именно:

Блок питания

Пластина: 714
Пластинчатые дроссели: 2x 193G
Мощность драйвера: 270CAX
Дроссель фильтра драйвера: 157J
Смещение и безопасность: 263AX
Нагреватель драйвера: 166J6
Нагреватель 5АР4: 167Н6
Дроссель фильтра смещения сетки: 155C
Всего для источника питания: девять компонентов с обмоткой

Усилитель

Выход: 2x 1629SE
Драйвер: 2x 126B
Мощность нагревателя СВ811-10: 2х 167Н6
Драйвер 2-го фильтра-дросселя: 2x 156G
Дроссель выпрямителя подогревателя SV811-10: 4x 156B
Всего для усилителя: Двенадцать компонентов с обмоткой

Всего для дизайна: Двадцать один намотанный компонент HAMMOND.

Трубки: 1x 5AR4, 2x 5C4S, 1x SG2S, 2x 6S45P, 2x SV811-10.

Звук очень нравится, спасибо, что остаетесь в этом деле!


Блэр (VE3ZBM)

Несимметричный стереотриодный усилитель

Силовой трансформатор: 302AX

Дроссель: 193J

Выходной трансформатор: 1627SEA

Пробирки: (1) RCA 5R4GY, (2) Sylvania 6SL7GT и (2) 2A3 или 300B


Гитарный усилитель Swampdonkey Engine9 - www.swampdonkeyamps.com

Прислал: Chris Czech

Пластинчатый трансформатор 273X
Выходной трансформатор 1645A
Heathkit Mohawk RX-1

Прислал: Джон Трейхлер, KJ6SAV

272JX используется как сменный силовой трансформатор
Восстановление консоли Gates Executive Audio

Прислал: Джерри Уитакер

Согласно Джерри:
Этот проект представляет собой реконструкцию консоли Gates Executive Stereo Audio.Изготовленный в конце 1960-х - 1970-х годах, Executive был самой большой консолью такого типа, предлагаемой для продажи компанией Gates Radio, крупным поставщиком вещательного оборудования того времени. Чтобы вернуть консоль в рабочее состояние, потребовалось переделать многие печатные платы. Я выбрал серию трансформаторов вещания Hammond 560. Две новые платы (одна с 560C, а другая с 560G) показаны на прилагаемой фотографии. Основной каркас для плат консоли включает 11 таких плат, как показано на прилагаемой фотографии.Мне очень повезло с трансформаторами серии 560. Они очень хорошо выступают. Я буду использовать их для других проектов в будущем.


Стереоусилитель мощностью 120 Вт и блок питания

Шасси усилителя

Выходной трансформатор: (2) 1650PP

Трансформатор накаливания: 167T6 и 166E36

Корпус блока питания

Пластинчатый трансформатор: 720

Дроссель фильтра: 193M

Трансформатор накаливания: 166M2

Оба используют шасси Hammond!

Отправлено: Linda Parker



Coley Audio

Моноблочный усилитель мощностью 25 Вт

Выходной трансформатор: 1630SEA

Силовой трансформатор: 278X

И шасси Hammond!

Отправлено: Craig J Coley.


Coley Audio

Стереоусилитель 18 Вт

Выходной трансформатор: 1628SEA

Силовой трансформатор: 278CX

Дроссель фильтра: 193J

И шасси Hammond со сторонами из орехового дерева!

Отправлено: Craig J Coley.


Kennedy JR-15 Гитарный усилитель

Стереоусилитель 18 Вт

Выходной трансформатор: 1650E

Силовой трансформатор: 270DAX

И шасси Hammond!

Прислал: Джон Кеннеди

Веб-сайт: www.kennedyamps.com

Посмотрите видео на YouTube



40 Вт - стереоусилитель

Выходные трансформаторы (2): 1650HA

Силовой трансформатор: 300BX

Дроссель фильтра: 193L

Трансформатор накала: 167Q6

Отправлено:
Джерри Уитакер
www.vacuumtubeaudio.info


Проект источника питания передатчиков популярных военных излишков AN / ART-13 и УВД ВМФ.

(Этот проект опубликован в журнале «Электро радио», № 257)

Силовые трансформаторы: 278CX и 272JX

Дроссель фильтра: 193L

Трансформатор накаливания: 167U20 или 165V22

Отправлено:
Доран "Джип" Платт, K3HVG


Модифицированный: 1930-1940 Усилитель для кинопроектора Bell & Howell Filmosound

В чехле от дирижабля (с элементами стимпанка)

Силовой трансформатор: 302AX

Отправлено:
Даррен - Ten Cigars Guitar Co.


Передатчик Homebrew 6L6 и блок питания

Силовой трансформатор: 273BX

Фильтр Дроссель: 159P

Шасси Hammond тоже!

Отправлено:
Терри - K5ZBY


Приемник National HRO-50T1

Силовой трансформатор: 270HX

Двухтактный аудиовыход: 1609

Отправлено:
Стив - KJ8CQ


Усилитель Dentron Clipperton-L

Трансформатор накала: 166J6

Отправлено:
Луч - W2XC

Ссылка на: Модификация устранения шума

Как трансформаторы влияют на звук и ощущения вашего усилителя

Парни, у меня есть угощение для вас, ребята !!! Как вы знаете, я большой поклонник трансформаторов Mercury Magnetics и уже много лет являюсь их дилером.Их продукты превосходны, так же как и их обслуживание клиентов. Линия Mercury Magnetics довольно обширна, и они также могут создавать индивидуальные изделия.

Я работаю с Серджио Хамерником почти год над эксклюзивным интервью, посвященным трансформаторам гитарных усилителей. В этом интервью Серджио рассказывает о том, как трансформаторы влияют на звук и ощущения вашего усилителя, имеет ли значение размер трансформатора и как он влияет на тон, что такое дроссель и многое другое.

Mercury Magnetics - лидер в производстве трансформаторов для гитарных усилителей.На протяжении многих лет я лично использовал их утюг для многих ремонтов, реставраций и кастомных сборок. Меня не перестает удивлять, когда я использую набор и слушаю усилитель после завершения проекта. Это похоже на то, как будто со звука сняли одеяло, а вы слушаете его в «3D-очках». Ощущение от усилителя также становится намного более динамичным. На мой взгляд, «трансформаторы вашего усилителя действительно являются сердцем и душой вашего усилителя».

В этом эксклюзивном интервью с Серджио Хамерником (человеком за кулисами Mercury) некоторые основные вопросы, которые все относятся к тембру и ощущениям от гитарного усилителя.Его ответы прямолинейны, прямолинейны и проницательны.

300guitars: Почему гитаристы должны так заботиться о трансформаторах в своих усилителях?

Серджио Хамерник: Когда игроку приходится бороться со своим усилителем, тогда действительно нет особых причин для его использования. Качество звука и характеристики лампового гитарного усилителя во многом определяются его трансформаторами. Там, где есть отличный «ламповый звук», вы всегда найдете «великолепно звучащие трансформаторы», которые сделают все это возможным!

Как только вы преодолеете талант / способности игрока, все решает тон.Если усилитель не воспроизводит желаемый тон, окно вдохновения закрывается, и на смену ему приходит усталость как для исполнителя, так и для слушателя.

В наши дни музыканты, которые предпочитают играть на электрогитаре, хороши настолько, насколько им позволяют их технические знания и развитие.

Трансформаторы - самые важные и самые дорогие компоненты в списке запчастей гитарного усилителя. Кроме того, это единственные компоненты, разработанные и построенные специально для этого усилителя, в отличие от остальных компонентов - резисторов, конденсаторов и даже электронных ламп.Эти другие компоненты считаются частями «универсального применения», то есть не только для создания звука гитарного усилителя. Электронная промышленность обычно использует эти же компоненты для медицинских, промышленных, радиотехнических и многих других приложений. Вы, конечно, не могли бы приспособить или использовать трансформаторы гитарных усилителей для любого из этих других приложений, не обидев кого-то.

Трансформаторы - ключ к созданию этого уникального фирменного тона. Именно трансформаторы отличают одну марку усилителя или звук от другого.Вот еще один способ взглянуть на это - всем производителям усилителей приходится иметь дело с одним и тем же ограниченным выбором из небольшого пула производителей электронных ламп и с другими стандартными требованиями к компонентам (резисторы, конденсаторы и т. Д.). Это НЕ относится к трансформаторам. Несмотря на то, что существует множество типовых конструкций трансформаторов, удовлетворяющих «требованиям к мощности» усилителя, вы не захотите использовать эти ужасно звучащие устройства в своих гитарных усилителях. Точно так же не случайно, что большинство лучших производителей усилителей, модификаторов и специалистов по ремонту начинают свое ремесло и заканчивают его с завидным мастерством, полагаясь на свой выбор трансформаторов.

300guitars: Не могли бы вы объяснить в терминах гитариста, что такое силовой и выходной трансформаторы?

Серджио Хамерник: Я действительно не хочу объединять всех гитаристов в одну категорию. Делать здесь предположения (будь то благотворительность или нет) просто не кажется мне справедливым. У каждого игрока свой уровень интереса и технический уровень понимания этого предмета. Итак, я разделю свой ответ на три разные группы определений и позволю игроку выбрать то, что ему больше всего подходит.

Говоря простым языком гитариста: Это волшебство !!

С технической точки зрения: устройство, эффективно использующее взаимную индуктивность, так что цепи с различными требованиями к напряжению / току могут соответствовать друг другу.

С инженерной точки зрения: трансформаторы - это электрические устройства, состоящие из магнитного сердечника и двух или более катушек (обычно называемых обмотками), индуктивно связанных в качестве цепей для передачи энергии переменного тока от одной тесно связанной катушки к другой, обычно в разных напряжение и текущее значение.Трансформаторы также используются для согласования импедансов между источником генерации сигнала и нагрузкой.

300guitars: Как силовой трансформатор влияет на звук вашей гитары? Звук идет с выходного трансформатора, верно?

Серджио Хамерник: Да, звук усилителя исходит из выходного трансформатора, но с чего все это начинается? Хотя выходной трансформатор жизненно важен для идеального звучания усилителя, он просто не может сделать это в одиночку. Силовой трансформатор - это первый шаг к построению звука и установлению стандарта характеристик, которые используются лампами и выходным трансформатором.

Выходной трансформатор зависит от силового трансформатора для определения максимальной мощности, которую может выдать усилитель. Силовой трансформатор также вносит большой вклад в общее ощущение усилителя. Такие как пробивной удар (фактор мощности), атака нот, воспринимаемое присутствие большей / широкой звуковой сцены и, что наиболее важно, скорость или время реакции слышимого отклика усилителя на осязание игрока и технику игры. Поправьте это любым способом, используя дешевые силовые трансформаторы, и ваша аудитория может спутать тон вашего усилителя со звуком, который создается при пердеже в подушку!

Плохой силовой трансформатор будет выдавать слабый тон независимо от того, насколько хорош выходной трансформатор.Хороший выходной трансформатор также не предназначен для устранения проблем или полировки какашек. Мусор на входе - это всегда мусор на выходе. Так что, пожалуйста, не стреляйте в мессенджера, потому что трансмиссия его просто не режет.

Выходные и силовые трансформаторы на самом деле являются близкими родственниками. Выполняя аналогичные задачи, один сопоставляет и изолирует динамик от усилителя, а другой сопоставляет и изолирует усилитель от энергокомпании. Своего рода миротворцы, не позволяющие лампам поджарить динамики и не позволяющие энергии энергетической компании поджарить усилитель и подключенных к нему людей.

300guitars: Как выходной трансформатор влияет на звук и ощущения усилителя?

Серджио Хамерник: Выходной трансформатор - последний компонент звуковой цепи. Голос усилителя. Последнее слово, которое доходит до говорящего. Поскольку все электронные лампы никогда не были предназначены для преднамеренного искажения, вся тяжесть получения желаемого усиленного гитарного звука ложится на трансформаторы. Задача выходного трансформатора состоит в том, чтобы коаксировать, извлекать и даже раздражать силовые лампы, создавая благоприятные для звука искажения.Вы когда-нибудь задумывались, почему твердотельные усилители всегда играли второстепенную роль по сравнению с тоном ламповых усилителей? Это просто из-за того, что не используются лампы или нет выходного трансформатора? По крайней мере, есть над чем подумать.

Выходной трансформатор определяет, как будет звучать усилитель, от полностью чистого (сладкого с легким блеском) до полностью подавленного (бензопила) искажений и всего, что находится между ними.

Между прочим, термин «чистый», используемый в гитарном усилителе, звучит неправильно.Нет такой вещи, как гитарный усилитель без искажений. «Чистый» просто означает меньшее искажение. Между выходным трансформатором (катушками) и голосом динамика (катушками) существует тесная индуктивно-реактивная связь, которая также проникает в силовые лампы и влияет на диапазон искажений от «чистого до грязного». Качество выходного трансформатора определяет, насколько хорошо усилитель воспроизводит звук - те ноты, которые плавают между струнами, которые создаются обертонами, перезвонами, тонами звонка, сустейном и т. Д.Плохо сделанные выходные трансформаторы, как правило, пропускают, подавляют и маскируют эти обертоны.

Выходной трансформатор также отвечает за то, насколько эффективно мощность звука усилителя передается на динамик (нагрузку). В конце концов, игрок выдает окончательный отчет о производительности усилителя и выходного трансформатора с такими комментариями, как «четкость», «артикуляция», «громкость», «дробление», «зернистость», «гладкость», «измельчение». , «Грязный», «древесный», «мягкий», «пюре», «нечеткий», «темный», «мутный» и т. Д.Существуют сотни описаний и эвфемизмов гитарных усилителей, которые отражают их эмоциональную реакцию (как игроков, так и слушателей) на то, что выходит из окна усилителя.

Мощный выходной трансформатор. Многие любят и ненавидят. По-прежнему один из самых непонятых компонентов гитарного усилителя. 80 лет и сильные. Иди разберись….

300гитары: Когда дело доходит до трансформаторов, имеет ли значение размер? Как?

Серджио Хамерник: Я почти слышу, как моя жена говорит: «Теперь это звучит как вопрос парня.На самом деле, в большинстве ситуаций трансформаторы и дроссели являются хорошим аргументом в пользу того, что «чем больше, тем лучше».

Силовой трансформатор, размер которого недостаточен для работы, нагреется сильнее, чем сукин котенок. Усилитель нельзя толкать - он разрушается под действием слабого, проседающего напряжения. Он не справляется с требованиями, которые игрок предъявляет к усилителю. Усилитель замедляется и имеет тенденцию откашливать ноты при чистом воспроизведении и гудеть или издавать звуки при перегрузке.

Еще одним признаком малоразмерных и / или плохо спроектированных силовых трансформаторов является явление «дрейфа тона».Вы знаете, что это происходит, когда усилитель (общий с некоторыми ранними фендерами и половиной современных 100-ваттных усилителей) начинает с приличного тона в течение первого часа или около того, а затем где-то через два часа тон начинает меняться, а не для лучше. Внутренние температуры трансформатора достигают своего пика и начинают расстраивать напряжения и мощность, которые видит усилитель. Это вызвано изменением сопротивления меди. Когда температура становится слишком высокой, звук усилителя дрейфует. Помните, что богатый тон усилителя нужно хорошо подавать.

Выходной трансформатор меньшего размера будет действовать больше как суппозиторий для усиленного гитарного звука, чем как большое открытое окно, что является его основным назначением. Вопреки популярному мифу, нет никакой магии тона, которая возникает, когда вы принудительно подаете выходной трансформатор до предполагаемого насыщения или намеренно подключаете его к нему с помощью изящного силового трансформатора.

Термин «искажение насыщения выходного трансформатора» появился из-за неправильного предположения людьми, которые действительно не понимают, как лампы и трансформаторы работают вместе для создания гармонических искажений, благоприятных для музыки.Если выходной трансформатор достигнет истинной насыщенности, все низкие частоты исчезнут, средний диапазон будет звучать темным и размытым при более низкой громкости, оставляя высокие частоты жесткими и хрупкими. Вам это нравится?

Значит, эффект насыщения перегруженного гитарного тона создается не самим трансформатором. Хорошие выходные трансформаторы предназначены для работы при низкой плотности магнитного потока (нагрузки индуктивности). Такой низкий магнитный поток затрудняет насыщение выходного трансформатора.Таким образом, выходной трансформатор не заслуживает признания или обвинения в этом «насыщенном» звуке. Фактический источник находится в двухтактной силовой ламповой пластине, реагирующей / насыщающейся на изменяющийся импеданс, который он видит в первичной катушке выходного трансформатора, поскольку его плотность потока изменяется с изменяющимися частотами и флуктуирующей мощностью, поступающей в него. Явление насыщения (когда оно появляется) в основном происходит в трубке.

Если кто-то хочет намеренно использовать изящный силовой трансформатор для достижения магии звука (да, некоторые пробовали, хотите верьте, хотите нет).Они могли сэкономить кучу денег и купить подушку, о которой я упоминал ранее, для получения аналогичных результатов.

Чем больше дроссель, тем лучше, если у вас есть место для него на шасси. При том же значении индуктивности большее количество железа и меди пропустит больше энергии, а также будет охлаждаться. Это связано с более низким сопротивлением постоянному напряжению с использованием дополнительной меди. Более высокое напряжение, доступное к лампам, означает большую мощность усилителя.

300гитар: Для чего нужен дроссель и почему вы предлагаете так много моделей?

Серджио Хамерник: Первоначально дроссели использовались в гитарных усилителях, чтобы продлить срок службы ламповых выпрямителей, почти утроив их ожидаемый срок службы.Они ведут себя как квазитоковый амортизатор. Дроссели помогают конденсаторам сглаживать любые колебания постоянного напряжения. Цель здесь - всегда пытаться подать на ламповые цепи максимально чистое напряжение. Сами по себе кепки неплохо справляются с этим. Но дроссель - это многозадачность. Наряду с изящной работой по сглаживанию пульсаций дроссель выполняет еще кое-что, что делает его важным вкладом в окончательный тональный характер усилителя. Поскольку он подключен последовательно с выпрямителем и не привязан к земле, как колпачок, дроссель (являющийся индуктором) прекрасно работает как регулятор тока.И это не позволяет току уменьшаться так сильно, как если бы были задействованы только ограничения.

Этот почти постоянный ток, поступающий от источника питания благодаря дросселю, делает его идеальной платформой для получения наилучшего звука. Проще говоря, изменение значения дросселя меняет тон и поведение вашего усилителя.

Почему столько разновидностей дросселей? Поскольку дроссели являются важным звеном в звуковой цепи, универсальный подход был бы большой несправедливостью по отношению ко всем владельцам гитарных усилителей.Значения дросселей - это тонкая настройка, которая помогает извлечь из усилителя наиболее благоприятные тональные характеристики. Мы даже предлагаем вариант «переключение на лету» с нашими многозначными дросселями. Один дроссель с несколькими вариантами индуктивности, чтобы помочь создателю усилителя найти это золотое место.

Есть еще одно преимущество использования дросселей, и это свойство, о котором чаще всего забывают. Когда дроссель подключен между парой крышек, создается форма фильтра нижних частот. Это означает, что дроссель блокирует высокочастотный мусор на линии переменного тока от смешивания с гитарным сигналом и возникновения всевозможных звуковых столкновений в процессе усиления.Давайте не будем забывать, что мы живем в эпоху электроники, гораздо более сложную, чем 1950-е или 1960-е. Есть самые разные вещи, загрязняющие нашу мощность до того, как она попадет в наши усилители. Компьютеры, телевизоры, услуги кабельного телевидения BTL, наложенные на наши линии электропередач, вы называете это, - все это источники шума, которые нам не нужны в наших усилителях.

Вы будете удивлены, узнав, сколько производителей усилителей заменяют дроссель резистором, чтобы сэкономить несколько долларов и упустить очень интересные преимущества дросселя. Почти все великие винтажные усилители имели дроссели (Marshall 50 и 100 Вт, Vox AC30, Fender Twin, Showman, Super Reverb, Vibroverb, Pro Reverb, Deluxe Reverb и т. Д.). Строителей тогда учили теории трубок и они понимали важность дросселя в их конструкциях.

300guitars: Может ли реверберационный трансформатор Mercury улучшить звучание реверберации в усилителе?

Серджио Хамерник: Это зависит от того, насколько паршивым был оригинал. Трансформаторы реверберации намотаны аналогично гитарным звукоснимателям. Множество витков с очень тонкой проволокой. Что увеличивает расходы на их строительство. Многие компании экономят на материалах, чтобы в результате снизить свои затраты.

Мы считаем, что сигнал низкого уровня (почти шепот), поступающий в преобразователь реверберации, довольно хрупок по своей природе, и что-либо меньшее, чем использование лучших материалов и техники намотки, может повредить ему и его тону. По словам наших клиентов, которые обновили свои преобразователи реверберации на наши, они сообщают о лучшей производительности, более высоком разрешении, более пышном звучании реверберации и т. Д. На основании этого мой ответ - да - или ваши деньги вернутся.

300гитар: Легко ли модернизировать усилитель до комплекта трансформаторов Mercury?

Серджио Хамерник: Черт возьми! Это совсем не просто.В этом и заключается загвоздка. Вот почему у нас большой разрыв между разочаровывающим «корпоративным» звучанием и процветающим (но непоследовательным) рынком бутиковых усилителей.

Сколько хлопот и затрат вы готовы терпеть, чтобы добиться идеального тона? Если простая замена ламп улучшит тон, то почему мы до сих пор упускаем его так много? Если бы простое включение или выключение чего-либо дало лучший звук, то все крупные компании-производители усилителей сделали бы это несколько десятилетий назад, и нам бы не понадобилось это интервью.Но нет, это не так просто. Быстрые, дешевые и грязные (не связанные с трансформатором) исправления усилителей не помогут сэкономить время. Они, как правило, больше похожи на мишуру и не особо подходят для реальных проблем с тоном. Мой старый мудрый дедушка однажды сказал: «Если положить сахарную пудру на какашку, это не станет пончиком».

Переход на трансформаторы Mercury требует технических знаний и болезненного страха поражения электрическим током. Присутствуют потенциально смертельные напряжения, из них выходит множество корабельных проводов, что еще больше усложняет ситуацию и требует хорошей доли смазки для установочных колен для загрузки.Человека следует обучать электронике и не допускать сексуальных расстройств. Твердая рука имеет большое значение для хорошей установки. Это не должно быть D.I.Y. каким бы простым он ни казался стороннему наблюдателю. У нас есть специалисты по всей планете, которые готовы помочь и хорошо поработать, прежде всего, с безопасностью. Трансформаторы дороги и трудоемки в установке.

Те, кто готов пойти на такое обязательство / жертвовать (кому вообще нужны дети?), Будут вознаграждены за свои усилия.Не верьте мне на слово, просто прочтите наши отзывы. У нас есть куча из них, все они получены без запроса от игроков, разработчиков усилителей и технических специалистов по усилителям, которые были достаточно впечатлены, чтобы написать нам, говоря всем, что оно того стоит.

300гитары: кажется, что лампы и большие куски железа (трансформаторы) - это очень старая школьная технология. Есть ли что-то новое на горизонте в Mercury?

Серджио Хамерник: Играть на гитаре - это еще более старшая школа. В электрогитаре нет ничего современного.Но что делает электрогитару «электрической», так это то, что она зависит от правил магнетизма. Звукосниматели на электрогитаре состоят из катушек проволоки, реагирующих на изменение магнитного поля, как и звуковые катушки в динамиках. И давайте не будем забывать, что силовой трансформатор, дроссель и выходной трансформатор в усилителе выполняют свою работу через магнитные поля - буквально завершая связь между кончиками пальцев игрока и ушами игрока и слушателя.

Я хочу сказать, что если вы замените трансформаторы вашего усилителя на что-то другое, вы также можете заменить электрогитару на что-то еще.Так что, к счастью, мы останемся с большими кусками железа и будем держаться за наши электромагнитные гитары! Это означает, что лампы, которые не являются магнитными устройствами, в конечном итоге могут быть заменены другими устройствами, такими как высоковольтные полевые транзисторы, если они соединены с трансформаторами правильного типа. Это то, что вам на самом деле не нужно знать, но это интересно. Есть много мотивированных людей, которым сегодня надоело низкое качество трубок, и я надеюсь, что скоро они смогут сделать их замену реальностью.

Что нового на горизонте в Mercury? Куча всякой всячины. Классная новая линейка трансформеров, которая подарит следующему поколению игроков собственный уникальный голос. Винтаж - это здорово, но мы также хотим побудить новое поколение вдохновленных авторов песен и исполнителей продолжать заниматься гитарной музыкой. Все дело в тоне, который поможет засеять это.

Мы находимся в процессе конструирования, разработки новых комплектов модернизации, предварительно упакованных комплектов трансформаторов для тех, кто не удовлетворен звучанием своих современных усилителей.Это наша страсть.

А, возможно усиление тона клиники. Если это то, чего хотят игроки. Мы также работаем над вещами, которые немного выходят за рамки горизонта, о которых я расскажу позже.

300guitars: Спасибо, Серджио, что нашел время для этого очень информативного интервью !!!

Серджио Хамерник: Спасибо, Билли, за это интервью и за то, что он наплевал на все, что мы называем тоном. Ваша страсть явно просвечивает на вашем веб-сайте. Именно такие люди, как вы, поддерживают все это и заставляют нас постоянно поднимать планку для гитарного сообщества.

Я также хочу заранее извиниться, если я оскорбил чьи-либо чувства какими-либо комментариями, которые я мог сделать. Я научусь жить с чувством вины….

Соображения по проекту - 2

Соображения по дизайну - 2
Конструкция усилителя с клапаном (вакуумной трубкой)
Продукты Elliott Sound - Часть 2

Авторские права © 2009 - Rod Elliott (ESP)
Страница опубликована 7 декабря 2009 г.

Вершина
Клапаны Индекс
Основной индекс
Содержание
1 - Введение

Если вы не знакомы с трансформаторами и используемой терминологией, сначала следует прочитать «Трансформаторы - часть 1» и «Трансформаторы - часть 2».Информация носит довольно технический характер, и без общего понимания того, как работают трансформаторы, у вас почти наверняка возникнут проблемы. Более простой обзор см. В разделе «Выходные трансформаторы и блоки питания» на веб-сайте Lenard Audio.


Клапанные усилители создают особые проблемы для выходного трансформатора и источника питания. Для достижения наилучших характеристик необходимо очень тщательно спроектировать трансформаторы, и идея, которая «казалась хорошей идеей в то время», может вызвать серьезные проблемы при использовании.Главный из них - выбор выпрямителя для источника питания. Клапанные (ламповые) диоды неизбежно вызывают ностальгию, но по сути, они являются одними из самых бесполезных компонентов, которые вы можете включить в блок питания.

В этой статье рассматриваются требования как к гитарным усилителям, так и к усилителям Hi-Fi, и, хотя требования к выходному трансформатору сильно различаются, многие из возникающих проблем являются общими для всех ламповых усилителей мощности, независимо от того, как они будут использоваться. Гитарные усилители создают некоторые дополнительные ограничения, но их легко учесть (хотя многим производителям гитарных усилителей все еще не удалось это исправить).Обратите внимание, что усилители и трансформаторы SET (несимметричный триод) будут обсуждаться , а не , потому что, как известно большинству читателей Audio Pages, я считаю их совершенно бесполезными, кроме как для воспроизведения дисков шеллака (78 об / мин), где их сильное искажение и окраска останутся незамеченными.

Первое, что нужно учитывать - это желаемая выходная мощность, так как от нее зависит все, что нужно для выходных и силовых трансформаторов, а также большая часть требований к источникам питания в целом.В приведенных здесь примерах будут рассмотрены соображения независимо от выходной мощности. Повышенная мощность просто делает все больше, но принципы остаются неизменными.

Не имеет значения, использует ли выходной каскад триоды, пентоды или лучевые тетроды, хотя это влияет на сложность конструкции, но не влияет на принципы. Для триодов с низким КПД класса A может потребоваться источник питания такого же размера, как и для гораздо большего усилителя, использующего клапаны с более высоким КПД, и это может быть даже более сложным.

Теперь относительно просто сделать выходные трансформаторы лучше, чем когда-либо прежде, благодаря наличию тороидальных сердечников. Они могут легко превзойти традиционное ядро ​​E-I, но не всегда доступны. Это означает, что, за некоторыми исключениями, они должны быть изготовлены на заказ. Хотя намотать собственные трансформаторы с помощью ламинированных сердечников E-I довольно просто, специализированные машины, необходимые для тороидальных трансмиссий, находятся за пределами финансовых возможностей подавляющего большинства любителей.


2 - Выходные трансформаторы

Прежде чем мы начнем обсуждать трансформаторы (выходные или иные), следует помнить об одном очень важном факте о трансформаторах ...

Коэффициент импеданса - квадрат отношения витков

Вышесказанное означает, что трансформатор с соотношением витков 10: 1 преобразует напряжение в 10: 1, ток в 1:10 и сопротивление в 100: 1 - напряжение уменьшается, а ток увеличивается. Импеданс представляет интерес только для выходных или межкаскадных трансформаторов связи.Площадь, занимаемая первичной и вторичной обмотками, должна быть как можно ближе к равной для низких потерь в меди. Также стоит помнить, что трансформатор не имеет собственного сопротивления. Импеданс первичной обмотки выходного трансформатора определяется импедансом нагрузки на вторичной обмотке и квадратом передаточного числа. Если импеданс нагрузки изменяется, первичный импеданс тоже изменяется. Нагрузки громкоговорителей не имеют постоянного импеданса, поэтому выходные каскады клапанов также не имеют постоянной нагрузки.

Все трансформаторы в идеале должны питаться от источника с низким импедансом - чем ниже, тем лучше. К сожалению, клапаны в основном представляют собой устройства с высоким импедансом, поэтому они не могут управлять трансформаторами без искажений. За исключением насыщения (на которое не влияет импеданс источника), страдают все параметры трансформатора, когда они управляются от ненулевого импеданса источника. Гистерезис и потери на вихревые токи (так называемый ток намагничивания) не влияют на искажения, когда трансформатор приводится в действие с низким импедансом, но с увеличением импеданса также влияют искажения.

В качестве эксперимента я проверил сетевой трансформатор - 220В первичная и 28 + 28В вторичная. Я применил всего 10 В RMS от источника 600 Ом (мой аудиогенератор), а при 40 Гц измеренный коэффициент нелинейных искажений составил чуть менее 1%. Это трансформатор на 150 ВА! При питании от более высокого напряжения и импеданса искажения быстро возрастут, и это всего лишь при 40 Гц и при нулевом постоянном токе в обмотках. Индуктивность утечки и паразитная емкость не имеют смысла на этой частоте (я измерил индуктивность рассеяния при 7 мГн), но очевидно, что для этого требуется намного больше витков первичной обмотки, чем предусмотрено.


Рисунок 1 - Эквивалентная схема трансформатора

Традиционная эквивалентная схема трансформатора показана на рисунке 1. Хотя все параметры «сосредоточены» (т.е. показаны как один компонент), все компоненты распределены по всей обмотке. Несмотря на это, эквивалентная схема с сосредоточенными компонентами была верным помощником на протяжении десятилетий, поскольку она действительно дает очень хорошее представление о практическом трансформаторе для большинства расчетов. Вам нужно будет обратиться к этому, чтобы увидеть, где в игру вступают различные параметры, обсуждаемые ниже.Я добавил обмотку к емкости корпуса (включая сердечник), потому что на высоких частотах это может повлиять на производительность. Эта емкость фактически передается от пластины клапана к шасси.

Выходной трансформатор является завершающей частью лампового усилителя, и он в значительной степени контролирует работу усилителя в целом. Импеданс между пластинами - это только один из многих параметров, которые необходимо оптимизировать, и в некоторых отношениях он наименее важен. Если импеданс неправильный, вы получите немного меньшую мощность, чем вы могли надеяться, и, следовательно, можете управлять клапанами слишком легко или слишком сильно.Если индуктивность слишком мала, низкие частоты умирают. Даже если у вас может быть много индуктивности, если ядро ​​насыщается (скажем) на 70 Гц при полной мощности, вы никогда не сможете получить полную мощность на любой частоте ниже 70 Гц.

Индуктивность утечки должна быть как можно меньше. Любая индуктивность рассеяния снижает связь на высоких частотах, поэтому может возникнуть преждевременный спад. Для обеспечения максимальной связи между первичной и вторичной обмотками использовалось множество различных методов, наиболее распространенной из которых является использование чередующихся обмоток.Сначала наматывается участок первичного, затем - вторичного. Добавляется раздел гнезда основного, а за ним - еще одна часть второстепенного. Этот процесс повторяется несколько раз, пока не будут завершены первичная и вторичная обмотки. Затем отдельные слои соединяются вместе для создания полной первичной обмотки с центральным отводом (возможно, со сверхлинейными отводами) и полной вторичной обмотки.

Обеспечение нескольких вторичных импедансов означает, что некоторая часть перемежения теряется при использовании вторичных ответвлений с низким импедансом.В дешевом трансформаторе для гитарного усилителя можно использовать только две первичные обмотки и 2 или 3 вторичных, но в более дорогом трансформаторе Hi-Fi первичная обмотка может быть разделена на восемь секций, возможно, с 7 или 9 вторичными. Большее количество сегментов означает лучшую высокочастотную характеристику, но трансформатор становится очень трудно намотать, становится дорогим и имеет избыточную емкость между первичной и вторичной обмотками.


Рисунок 2 - Чередование и соединение нескольких обмоток

На рис. 2 показана базовая компоновка с четырьмя первичными секциями и тремя вторичными.Вторичные обмотки показаны последовательно, но в зависимости от импеданса они также могут быть подключены параллельно. Самая важная часть намотки любого трансформатора - обеспечить, чтобы «окно» (пространство, отведенное для меди) было заполнено - настолько полно меди, насколько это возможно. Это минимизирует сопротивление и потери, но, естественно, необходимо оставить место для межобмоточной изоляции. Он должен быть как можно более тонким, но при этом должен выдерживать максимально возможное напряжение без сбоев. Требования противоречивые, потому что нужно...

  1. Как можно больше витков для высокой индуктивности
  2. Самое низкое сопротивление, которое вы можете получить, чтобы минимизировать потери и повышение температуры
  3. Очень низкая индуктивность рассеяния для хорошей высокочастотной характеристики
  4. Низкая межслойная и межобмоточная емкость
  5. Низкая магнитная индукция сердечника для минимизации низкочастотных искажений
  6. Высокое напряжение пробоя изоляции для долговременной надежности

Это довольно внушительный список требований, и это только основных пунктов.Уже есть несколько конфликтов: один из способов получить низкую индуктивность рассеяния - минимизировать количество витков, но нам нужно как можно больше витков. Чем больше витков (или сегментов обмотки), тем больше емкость, так что все дело в балансировке. Есть и другие соображения, такие как баланс обмоток, фазовый сдвиг как на высоких, так и на низких частотах, и, наконец, что не менее важно, конечный трансформатор должен быть доступным. Неудивительно, что очень и очень немногие коммерческие трансформаторы могут даже надеяться удовлетворить всем этим требованиям, особенно потому, что многие из них являются решениями либо - либо.У вас может быть много чередующихся обмоток или низкая межобмоточная емкость, но не то и другое вместе. Кроме того (как будто этого было недостаточно), существуют проблемы, связанные с емкостью сердечника трансформатора. Внутренние обмотки будут иметь относительно высокую емкость по отношению к сердечнику, в то время как емкости в середине обмотки будут довольно низкими. Внешний слой также будет иметь высокую емкость, но не такой, как у самой внутренней обмотки.

Даже изоляция вызывает затруднения. Вакуумная пропитка воском, лаком или эпоксидной смолой значительно улучшает напряжение пробоя за счет устранения воздушных зазоров между обмотками.Воздушные зазоры могут подвергаться коронному (электростатическому) разряду, если напряжение достаточно высокое, и этот разряд повредит изоляцию, что в конечном итоге приведет к выходу из строя. К сожалению, пропитка увеличивает диэлектрическую проницаемость между обмотками, поэтому увеличивается межслойная и межобмоточная емкость.

Чтобы добавить оскорбления к травме (как бы), громкоговоритель даже не обеспечивает постоянной нагрузки. Он изменяется в зависимости от частоты и является реактивным, поэтому изменяется сопротивление нагрузки пластины, а также фазовый угол напряжения и тока.Поскольку все это происходит одновременно и с разными характеристиками на разных частотах, неудивительно, что клапаны, управляющие трансформатором, не могут поддерживать показатели искажения, которые наблюдаются при резистивной испытательной нагрузке.

Хотя добавление отрицательной обратной связи снижает выходное сопротивление и дает более ровный отклик, оно не влияет на нагрузку, «видимую» клапанами, и не может компенсировать трансформатор, у которого недостаточно оборотов для предотвращения насыщения при полной мощности при самая низкая частота интереса.

Чрезвычайно сложно даже получить выходные трансформаторы с традиционной обмоткой, чтобы иметь одинаковое сопротивление на каждой половине, потому что длина провода (и, следовательно, его сопротивление), необходимая для определенного числа витков, короче для внутренних обмоток, чем для внешние обмотки. Обычно это приводит к неравному сопротивлению в каждой половине обмотки и, следовательно, к неравным потерям. Хотя эти неравенства обычно не являются серьезными, они обычно означают, что одна сторона двухтактного усилителя зажимается раньше, чем другая, и вызывает некоторые искажения на более низких уровнях.


Рисунок 3 - Обмотки Pi для выходного трансформатора

Альтернативой традиционной многослойной обмотке является обмотка пи (π). Они никогда не были популярны, возможно, потому, что намоточные машины должны быть специально настроены для такой намотки, и межслойная изоляция становится проблемой. Фотография трансформатора с пи-обмоткой и усилителя с видимыми изображениями показана выше. Он был построен Джоном Бернеттом несколько лет назад. В окончательном дизайне 8 основных цветов были зажаты между 9 второстепенными.Трансформаторы с Pi-обмоткой симметрично сбалансированы и имеют высокочастотную характеристику, которая вдвое больше, чем у обычного выходного трансформатора со слоистой обмоткой. Этот тип обмотки обеспечивает наилучшее согласование сопротивлений между каждой половиной первичной обмотки.

Тороидальные сердечники - отличный способ сделать выходной трансформатор с высокими рабочими характеристиками. Из-за формы тороида и полного отсутствия даже самого маленького воздушного зазора индуктивность рассеяния очень мала. Минимальное чередование даст результаты лучше, чем у традиционного трансформатора с множеством чередующихся обмоток.Однако тороидальные сердечники чрезвычайно чувствительны к малейшему дисбалансу постоянного тока, поэтому крайне важно, чтобы выходные клапаны были точно согласованы, чтобы гарантировать, что любая составляющая постоянного тока подавляется на всех уровнях мощности. Каждый выходной клапан должен иметь катодный резистор 10 Ом для облегчения измерения тока, поэтому легко измерить напряжение на резисторе, чтобы определить ток на различных уровнях мощности от нуля до максимума.

Независимо от формы сердечника, важно, чтобы было достаточно материала сердечника (обычно кремнистой стали, предпочтительно с ориентированной зернистостью), чтобы поддерживать максимальную допустимую плотность магнитного потока, прежде чем эффекты насыщения сердечника станут слышны.Это влияет только на самые низкие частоты и не зависит от индуктивности. Трансформатор может иметь более чем достаточную индуктивность, но не может воспроизводить любую частоту ниже 50 Гц без серьезных искажений. Искажение вызвано насыщением сердечника, и единственный способ уменьшить плотность потока - это либо уменьшить напряжение, либо добавить больше витков, либо использовать сердечник большего размера.

Нормальный сплав кремнистой стали может использоваться с плотностью потока до 1,7 Тесла для материала с ориентированной структурой, или около 1.3 тесла для неориентированного (обычного) материала сердцевины. Для звука максимальная рекомендуемая плотность потока составляет до 0,5 Тесла - если она больше, искажения резко возрастают. В общем, значения между 0,3-0,4 Тесла являются оптимальными для низкого уровня искажений при использовании пластин E-I. Тороидальные трансформаторы часто могут работать с более высокой плотностью магнитного потока, потому что потери намагничивания (причина преждевременных искажений) очень низкие. У меня нет намерения описывать процесс проектирования, так как этому посвящены целые книги.В сети есть некоторая информация, которая может быть полезной, а на сайте ESP есть несколько статей, посвященных трансформаторам - см. Статью Transformers - Part 2 для некоторых деталей, необходимых для понимания трансформаторов в целом.

Многие выходные трансформаторы слишком малы, чтобы обеспечить полную мощность на самой низкой заявленной частоте. В то время как отклик трансформатора мощностью 100 Вт может быть ровным до 20 Гц при выходной мощности 1 Вт или даже 10 Вт, при 20 Гц он может быть способен только на 30 Вт, прежде чем искажения станут недопустимыми.По мере уменьшения частоты вам потребуется больше витков на первичной обмотке и / или сердечник большего размера, чтобы поддерживать плотность потока значительно ниже насыщения. Как и в случае со всеми производимыми продуктами, существует тщательный баланс между производительностью (и размером) и стоимостью. Трансформатор, который может обеспечить 100 Вт при 20 Гц без слышимых искажений, действительно становится очень большим или имеет так много витков на первичной обмотке, что резистивные (медные) потери становятся чрезмерными, а характеристики на высоких частотах страдают.

В качестве примера, если использовать стандартную пластину толщиной 1½ дюйма (38 мм) со стопкой 2 дюйма (50 мм), вам в идеале потребуется более 2500 витков провода на первичной обмотке, чтобы иметь возможность снизить частоту до 25 Гц на полной мощности, предполагая 600 В RMS на первичной обмотке (типично для усилителя с пластиной питания 500 В).Принимая во внимание, что общее сопротивление обмотки должно быть низким (предпочтительно менее 100 Ом), трансформатор будет трудно намотать, кроме как квалифицированным специалистом. Это большой и дорогой трансформатор - только сердечник весит около 3 кг. Согласно Руководству разработчика Radiotron, основное правило заключается в том, что ядро ​​должно весить около 77 г / Вт, так что для 100 Вт это 7,7 кг. К сожалению, приведенная цифра не сопровождалась подробностями о минимально допустимой частоте, однако было упомянуто, что ядро ​​может быть уменьшено там, где допускаются менее протяженные басы или более высокие искажения.ИМО, эта цифра весьма пессимистична, хотя и представляет некоторую процентную стоимость. Как правило, сердечник должен быть наполовину меньше заявленного при условии, что в нем используется кремнистая сталь с ориентированной зеренной структурой. Имейте в виду, что полная мощность с понижением до 30 Гц или меньше никогда не требуется, потому что уровни энергии ниже ~ 40 Гц, как правило, довольно низкие.

Обычно считается, что индуктивность должна быть достаточно большой, чтобы индуктивное реактивное сопротивление на самой низкой частоте было не меньше импеданса пластина-пластина трансформатора (R PP ) параллельно с удвоенным импедансом пластин вентилей (2 × r P ).На этой частоте отклик будет на 3 дБ ниже. Для расчета минимальной индуктивности ...

Z = (2 × r P ) || R P-P (где Z - полное сопротивление в Ом)
L = Z / 2 × π × f 3 (где L - индуктивность в Генри, X L - индуктивное реактивное сопротивление в Ом)

На практике индуктивность должна быть намного больше, по большей части просто для того, чтобы свести к минимуму максимальную плотность магнитного потока.Индуктивность - это в лучшем случае «движущаяся цель», потому что она изменяется в зависимости от уровня и частоты сигнала. Это также общеизвестно сложно измерить, потому что потери в сердечнике и сопротивление обмотки обычно делают большинство измерений бессмысленными. Совсем не редко для хорошего выходного трансформатора расчетная индуктивность значительно превышает 100 Генри, даже если менее половины этого значения может быть «достаточным» на основе формулы. На низкочастотной резонансной частоте громкоговорителя общий импеданс может заметно увеличиться, поэтому трансформатору обычно требуется намного больше индуктивности, чем может показывать простая теория.

Выходные трансформаторы

, конечно, не волшебство, но конструкция трансформатора, обеспечивающего отличные характеристики во всем частотном диапазоне, является не только наукой, но и искусством. Слишком много нематериальных факторов и слишком много противоречивых требований, чтобы можно было просто набросать красивую формулу, охватывающую все.

Большинство старых художников, которые знали все уловки и могли спроектировать отличный трансформатор на лету, теперь ушли, и с их уходом потеряно много ценных знаний.

Хотя старые книги по этой теме содержат большую часть необходимой нам информации, я могу заверить вас, что она не подходит для легкого чтения, и в большинстве формул используются старые британские единицы измерения и единицы. Да, они могут быть преобразованы, но не мной.

В особенности при работе на низких частотах чистый постоянный ток в обмотках вызовет преждевременное насыщение, потерю индуктивности и искажения. Первичные обмотки с центральным отводом имеют постоянный ток, но в правильно настроенном усилителе постоянный ток в каждой половине обмотки будет одинаковым, но в противоположных направлениях.Это приводит к полному подавлению магнитного потока, вызванного постоянным током, так что сердечник на холостом ходу вообще не имеет магнитного потока. Любой постоянный ток, который вызывает магнитный поток в сердечнике, просто создает проблемы, и единственный способ предотвратить насыщение - это создать воздушный зазор. Это снижает эффективную проницаемость сердечника, поэтому для той же индуктивности требуется больше витков. Максимальный уровень переменного тока, с которым ядро ​​может работать без насыщения, составляет менее половины от максимального. Трансформатор должен быть значительно больше и иметь больше витков, чтобы получить достаточную индуктивность для хороших низкочастотных характеристик (таким образом, увеличивая сопротивление обмотки и индуктивность рассеяния), но он никогда не будет работать должным образом.

Излишне говорить, что усилители SET (несимметричные триоды) имеют полный постоянный ток покоя, протекающий в первичной обмотке, и в этом отношении являются явной катастрофой.


3 - Индуктивность утечки

Требования к хорошему высокочастотному отклику почти диаметрально противоположны требованиям к низким частотам. Вот почему первичные и вторичные частоты чередуются, чтобы максимально расширить полосу пропускания трансформатора. Сопротивление обмотки, паразитная емкость, индуктивность рассеяния и фазовый сдвиг (чему способствует и способствует громкоговоритель) - все это увеличивает искажения на высоких частотах, и даже поддержание идеально сбалансированной первичной обмотки становится трудным.

Сердечник трансформатора выше нескольких кГц является избыточным - его можно физически удалить, и трансформатор по-прежнему работает нормально. Фактически, искажения обычно ниже, потому что нет потерь в сердечнике, которые могли бы испортить ситуацию. Однако индуктивность рассеяния увеличивается из-за отсутствия сердечника, направляющего магнитный поток. Однако индуктивность рассеяния - лишь одна из нескольких причин, вызывающих преждевременный спад высоких частот.

У трансформатора много возможностей испортить высокочастотную характеристику.Емкость между обмотками (от первичной к вторичной), межслойная емкость (между первичными слоями), емкость к сердечнику, дисбаланс высокочастотного импеданса, вызванный несбалансированной паразитной емкостью, и, конечно же, импеданс самой нагрузки динамика. Очевидно, что важно, чтобы индуктивность рассеяния была одинаковой для каждой половины первичной обмотки.

Как отмечалось выше, индуктивность рассеяния является основным фактором высокочастотных потерь. Индуктивность утечки - это паразитный компонент в эквивалентной схеме, который вызывается потоком, генерируемым в первичной (-ых) обмотке (-ах), который не может пройти через вторичную (-ые) обмотку (-ы).Чередование минимизирует эффект, но некоторому потоку всегда удается «уйти», а индуктивность рассеяния находится последовательно с основной обмоткой. Таким образом, он создает импеданс, который блокирует высокочастотные сигналы, причем эффект усиливается с увеличением частоты. Полное сопротивление индуктивности рассеяния на заданной частоте можно определить из ...

X L = 2 × π × L L × f (где X L - индуктивное сопротивление в омах, а L L - индуктивность рассеяния в Генри)

Если трансформатор имеет индуктивность рассеяния 20 мГн, он имеет полное сопротивление 2500 Ом на частоте 20 кГц.Он появляется последовательно с главной обмоткой и импедансом пластины выходных клапанов, поэтому, если сопротивление первичной обмотки трансформатора составляет 2500 Ом, сопротивление обмотки составляет 100 Ом, а сопротивление пластины составляет 4000 Ом (чисто в качестве примера), выходной сигнал будет на 3 дБ ниже. на частоте 52,5 кГц в результате индуктивности рассеяния. Как видите, относительно небольшая индуктивность рассеяния может легко вызвать довольно большую потерю ВЧ сигнала. Тороидальный выходной трансформатор может иметь индуктивность рассеяния менее 3 мГн, в то время как трансформатор с основным (и минимальным) чередованием может превышать 30 мГн.Индуктивность утечки для данной топологии обмотки трансформатора пропорциональна квадрату числа витков.

Z = Z P-P + r P + R W (где Z P-P пластина-пластина сопротивление, r P - сопротивление пластины, а R W - сопротивление обмотки)
f 3 = Z / (2 × π × L L ) (где f 3 - понижающая частота на 3 дБ в Гц, Z - полное сопротивление, а L L - индуктивность рассеяния)

В приведенном выше примере высокочастотная характеристика будет -3 дБ на частоте 52.5 кГц. Если трансформатор имеет несколько чередующихся вторичных обмоток и несколько ответвлений с импедансом динамика, индуктивность рассеяния почти всегда будет другой (выше), если не используется вся вторичная обмотка. Например, если предусмотрены ответвители динамика на 4, 8 и 16 Ом, вся вторичная обмотка не может использоваться для всех трех ответвлений. Обмотки могут быть включены последовательно на 16 Ом и параллельно на 4 Ом, но отвод на 8 Ом не может использовать всю вторичную обмотку. Даже параллельные соединения должны выполняться с большой осторожностью, и каждая параллельная секция должна иметь точно такое же количество витков.Разница в один оборот может привести к серьезным потерям, локальному нагреву и очень плохой работе.

Наконец, поскольку трансформатор имеет паразитную емкость и индуктивность рассеяния, он также имеет собственную резонансную частоту. В зависимости от трансформатора он может варьироваться от 50 кГц или около того до нескольких сотен кГц. Саморезонанс вызывает звон при резких переходных процессах и может быть источником скачков напряжения, если усилитель перегружен.


4 - Импеданс и обратная связь

Применение отрицательной обратной связи было сделано для достижения трех основных целей...

  1. Уменьшить выходное сопротивление
  2. Уменьшить шум
  3. Уменьшить искажения

Простые (дешевые) продукты были гораздо больше заинтересованы в снижении шума, чем в чем-либо еще, но также были ограничены выходным трансформатором и редко могли применять достаточную обратную связь, чтобы произвести сильное впечатление на искажения или импеданс, но снижение шума было необходимо. Без обратной связи уровни шума из динамика часто были очень навязчивыми, поэтому обратная связь снижала шум и усиление до «приемлемых» уровней.

Поскольку трансформатор не имеет собственного импеданса, он просто отражает импеданс нагрузки обратно на выходные клапаны. Если сопротивление нагрузки изменяется, изменяется и сопротивление, видимое клапанами. Нагрузки громкоговорителей известны своим импедансом, который изменяется в зависимости от частоты, поэтому выходные клапаны не имеют постоянного импеданса. Из-за этого традиционно выходные трансформаторы проектируются на основе номинального импеданса нагрузки, который считается резистивным во всем звуковом диапазоне.

На самом деле выбора нет, потому что было бы невозможно попытаться учесть фактическое сопротивление каждого громкоговорителя на каждой частоте, поэтому компромисс необходим. Поэтому в следующих расчетах для всех расчетов предполагается резистивная нагрузка при номинальном сопротивлении. Большая часть этой информации подробно описана в первой части этой статьи и будет рассмотрена здесь лишь кратко.

В технических паспортах многих клапанов указано рекомендованное сопротивление пластина-пластина для различных условий эксплуатации, но они носят скорее академический, чем практический характер.Обычно они предполагают, что потерь нет и что напряжение источника питания остается постоянным независимо от нагрузки. Ни один из этих условий не существует в реальном усилителе.

Коэффициент трансформации трансформатора (и, следовательно, его коэффициент импеданса) определяется максимальным напряжением и током, подаваемыми на выходные клапаны, без превышения их номинальных значений. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить запас прочности, особенно для пикового напряжения. Следует избегать пробоя цоколя клапана или трансформатора (когда пиковое напряжение превышает способность изоляции предотвращать прохождение тока), так как это может привести к очень дорогостоящему ремонту.

Напряжение переменного тока, возникающее на первичной обмотке двухтактного выходного каскада, вдвое превышает напряжение на пластине любого выходного клапана. Все выходные клапаны имеют напряжение «насыщения», и пластина обычно достигает минимального напряжения на 30–120 В выше катодного напряжения. Точная цифра зависит от типа и возраста клапана, напряжения экрана и нагрузки. Хотя можно получить цифры из таблиц данных, эта область часто очень оптимистична, что приводит к ложным выводам. Основное правило гласит, что среднеквадратичное значение напряжения на трансформаторе составляет примерно 1.В 1 раз больше постоянного напряжения.

Например, двухтактный усилитель может иметь напряжение питания пластины 600 В. Если предположить фиксированное смещение и минимальное напряжение между пластиной и катодом 80 В, пиковое напряжение, доступное на пластине, составит 600 - 80 = 520 В. Это ~ 368В RMS. Таким образом, полное напряжение на первичной обмотке составляет 736 В. Это предполагает, что напряжение питания постоянного тока не падает, но оно будет. Типичное регулирование постоянного тока составляет около 10%, поэтому при полной нагрузке напряжение питания будет снижено на 10% от 600 В или 60 В.Максимальный переменный ток на каждом клапане теперь составляет 600 - 80 - 60 = 460 В или 325 В RMS. Это дает общее напряжение на первичной обмотке трансформатора 650 В RMS. Сокращенный метод (умножение постоянного тока покоя на 1,1) дает 660 В RMS - для меня этого достаточно.

Если этот усилитель предназначен для выдачи 50 Вт на 8 Ом, необходимое напряжение на вторичной обмотке составляет 20 В (среднеквадратичное значение), поэтому соотношение витков - это просто напряжение первичной обмотки, деленное на вторичное напряжение - 33: 1. Коэффициент импеданса равен 33 квадрату, что составляет 1089: 1, поэтому первичный импеданс составляет 8712 Ом.Обратите внимание, что здесь я не сделал поправки на тип клапана. В значительной степени это несущественно - нужно просто выбрать клапаны с требуемыми характеристиками или изменить напряжение и мощность в соответствии с клапанами, которые вы хотите использовать. Для этого примера подойдут EL34 или 6L6GC, или вы можете просто использовать KT88 и покончить с этим. Конечно, в какой-то мере решение по выпускным клапанам уже принято. Никто не будет настолько глуп, чтобы предположить, что вы можете получить 50 Вт, например, от пары клапанов EL84.

Если требуется использовать отрицательную обратную связь, в выходной секции трансформатора и клапана будет фазовый сдвиг, который в конечном итоге вызовет колебания. В то время как колебания могут происходить на высоких или низких частотах, немногие ламповые усилители имеют достаточное усиление (скажем) на 5 Гц для генерации, но большинство из них будет иметь более чем достаточное усиление на высоких частотах. На частоте, на которой выходной сигнал трансформатора понижен на 3 дБ, имеется фазовый сдвиг, который при добавлении к другим фазовым сдвигам по всей секции усилителя может быть достаточным, чтобы вызвать колебания.Одним из распространенных методов коррекции фазы является добавление небольшого конденсатора к резистору обратной связи, чтобы сдвинуть фазу назад достаточно далеко, чтобы предотвратить колебания, а в других случаях коэффициент усиления секции усилителя мощности намеренно снижается, чтобы гарантировать стабильность усилителя. .

Хотя можно вычислить фазовые сдвиги и определить все значения компонентов математически, обычно гораздо проще (и намного быстрее) использовать эмпирический подход. Существует так много влияний, которые нелегко рассчитать или смоделировать, что попытки сделать это - пустая трата времени.Если собственная резонансная частота трансформатора находится в пределах полосы пропускания усилителя, может потребоваться использовать сеть Zobel для минимизации фазового сдвига, который может легко превысить критическое значение 180 °, необходимое для колебаний. При таком большом фазовом сдвиге отрицательная обратная связь становится положительной, и усилитель будет колебаться, если не будут приняты корректирующие меры.


5 - Блоки питания Блоки питания клапанных усилителей

обычно довольно грубые, но для многих конструкций они должны быть намного лучше, чем обычно.Подача B + должна быть хорошо отрегулирована и как можно более бесшумной, особенно для сверхлинейной работы. Во времена расцвета ламповых усилителей входные дроссельные фильтры были обычным явлением в источниках питания, но сейчас их мало. Традиционный конденсаторный входной фильтр почти универсален, даже несмотря на то, что у этого типа очень плохая регулировка. Частично проблема заключается в том, что сильноточные дроссели (катушки индуктивности) большие и дорогие, в то время как дорогостоящие высоковольтные электролитические конденсаторы сейчас широко распространены - в основном из-за требований к импульсным источникам питания.Хотя поклонники ламп могут думать, что эти электроны созданы для них и их ламповых усилителей, это, к сожалению, не так.

Похоже, что разработчики нередко указывают трансформаторы, которые не имеют достаточно высокого номинала ВА для вентильных усилителей. Это особенно верно для гитарных усилителей, потому что они часто подвергаются клиппированию на длительные периоды времени, поэтому выходная мощность намного выше, чем с синусоидальной волной. Типичный ламповый усилитель мощностью 100 Вт может выдавать более 150 Вт при максимальной мощности, и это необходимо учитывать при проектировании.Все усилители вентилей имеют довольно высокий ток покоя, который представляет собой ток смещения выходного каскада, ток, потребляемый каскадами предусилителя (который обычно очень мал), и, конечно же, нагреватели для всех вентилей. Для этого нет никаких ориентиров - это зависит от множества факторов и должно рассчитываться для каждой конструкции - с учетом допуска!

В типичном ламповом усилителе требуется много разных напряжений, и совершенно необходимо, чтобы любые помехи, вызванные выходным каскадом, не могли проникнуть в каскады предусилителя.В результате возникает форма колебаний, обычно называемая «моторной лодкой», так называемая, потому что она звучит скорее как одноцилиндровый лодочный двигатель старого образца. Этот тип колебаний наблюдается почти всегда из-за недостаточной фильтрации между каскадами или из-за того, что предусилителю разрешено обеспечивать усиление для исключительно низких частот.

Следует понимать, что в ранних конструкциях часто использовались очень маленькие конденсаторы фильтра. Это было сделано не для улучшения звука, а потому, что дорогостоящие электрические приборы просто не были доступны.Если вы заглянете внутрь усилителя эпохи 1940-х годов, вы можете увидеть конденсаторы с номиналом 8 мкФ, или, возможно, 16 мкФ, или 20 мкФ + 20 мкФ (в одной банке), где в противном случае вы могли бы использовать конденсатор на 450 мкФ. Используемые значения были теми, которые были доступны в то время, и тогда никто даже не подумал бы об использовании конденсатора 470 мкФ 450 В, потому что их не существовало для потребительских товаров (а, возможно, и вовсе не было). Некоторые усилители даже использовали бумагу и фольгу в масляных крышках. Хотя у них (предположительно) неопределенный срок службы, доступные значения были чрезвычайно низкими по сегодняшним стандартам.

Текущая тенденция делать усилители такими же, какими они были в 1930-х годах, в том числе старые малоценные электролитические (или бумажные в масле) колпачки, просто проста. глупый. Любой, кто думает, что это хорошая идея, должен - немедленно - перенести свою музыкальную коллекцию на диски шеллаком, чтобы испытать полную благо эпохи. Также лучше всего заменить кварцевые часы в комнате для прослушивания механическими часами. Трубки и куртки не обязательны.
Для силовых трансформаторов

часто требуется несколько разных обмоток, некоторые из которых имеют высоковольтную изоляцию, поэтому нити выпрямительных вентилей изолированы от всего остального.Нити большинства выпрямительных вентилей нагреваются напрямую, а на катод подается положительное напряжение (подробнее об этом позже). Каждая дополнительная обмотка занимает ценное место в трансформаторе, поэтому в интересах каждого свести количество обмоток к минимуму. Раньше (вентильные выпрямители) вторичная обмотка высокого напряжения всегда представляла собой обмотку с центральным отводом. Это упростило выпрямление, но затратило довольно много места и обеспечило выработку гораздо большего напряжения, чем необходимо.Обмотка с центральным ответвлением для двухполупериодного выпрямителя требует общего напряжения в два раза больше, чем у мостового выпрямителя, но в то время не было другого разумного выбора. В то время как удвоители и даже тройники напряжения делались с использованием вентильных выпрямителей, в большинстве случаев требуется несколько изолированных обмоток накала, что, мягко говоря, несколько неудобно.

На рис. 4 показаны основные типы выпрямителей, которые используются в ламповых усилителях. Для моделирования трансформатор считался идеальным (т.е. без потерь, кроме эквивалентного сопротивления обмотки, как показано), а нагрузка на каждый источник питания 600 В составляла 6 кОм (номинально 100 мА).Диоды все 1N4007.

Обратите внимание, что для двухполупериодного выпрямителя требуются диоды с более высоким напряжением. Максимальное обратное напряжение на диодах составляет удвоить выходного постоянного тока (в данном случае 1200 В). Для других выпрямителей требуется, чтобы диоды были рассчитаны только на максимальное напряжение постоянного тока.


Рисунок 4A - Типы выпрямителей, двухполупериодные и мостовые

Традиционный двухполупериодный выпрямитель имеет смысл только при использовании вентильного выпрямителя, что само по себе глупо из-за дополнительных потерь.Хотя мостовой выпрямитель - лучшее предложение, он (как и двухполупериодный выпрямитель) обычно требует двух последовательно соединенных конденсаторов, чтобы получить требуемое номинальное напряжение. В двух приведенных выше схемах балансировочные резисторы включены в крышки фильтра, чтобы обеспечить одинаковое напряжение на них. Это не обязательно, потому что (вопреки распространенному мнению) они уравновешивают себя, но традиционно их все равно включают. Они также служат второстепенной цели - снимают крышки фильтра.Это предотвращает сохранение высокого напряжения на крышках после отключения питания.


Рисунок 4B - Типы выпрямителей, мост с центральным отводом и удвоитель напряжения

Мост с центральным отводом - очень распространенная конструкция, и балансировочные резисторы не требуются. Он обеспечивает точку половинного напряжения, а частота пульсаций в два раза превышает частоту сети как в точках полного, так и в точках половинного напряжения. Удвоитель напряжения создает пульсации на частоте сети в точке половинного напряжения.

Все 4 представленных типа обеспечивают практически идентичные пульсации напряжения, а выходные напряжения, входные токи и КПД показаны в следующей таблице. Сопротивление обмотки основано на приблизительном предположении и показано только в качестве ориентировочного значения. Для питания удвоителя напряжения требуется половина витков, поэтому площадь поперечного сечения проводов следует увеличить вдвое, чтобы сделать сопротивление в четыре раза меньше, чем у других типов. Частота, использованная для моделирования, составляла 50 Гц, а выходной постоянный ток - около 94 мА для каждой версии.

Тип Действующий ток Пиковый ток Пульсация Выход постоянного тока ВА Входная мощность 0 ВА Входная мощность 7 0 ВА Входная мощность
Полная волна 2 × 158 мА 642 мА 2,27 В RMS 565 В 94,9 ВА 53,27 Вт
Мост 223 мА 657 мА 2.27 В RMS 564 В 94,4 ВА 53,12 Вт
C.T. Мост 2 × 223 мА 636 мА 2,27 В RMS 565 В 95,5 ВА 53,12 Вт
Удвоитель 445 мА 1,27 A 2,26 В RMS 563 В 94,6 ВА 52,99 Вт
Таблица 1 - Сравнение выпрямителей

Среднеквадратичный ток сравнительно не важен - пиковый ток в сочетании с сопротивлением обмотки является основной причиной плохого регулирования для всех конденсаторных входных фильтров всех .Средняя мощность, рассеиваемая на сопротивлении обмотки, (практически) одинакова для каждого из выпрямителей (~ 2,5 Вт), как и их общий КПД. Традиционный двухполупериодный выпрямитель - наихудший вариант, потому что в любой момент времени используется только половина обмотки, поэтому часто требуется трансформатор большего размера для того же выхода, чтобы разместить дополнительный провод. Пиковый ток почти такой же, как у мостового выпрямителя, но обмотка занимает вдвое больше ценного пространства обмотки по сравнению с мостом (с центральным ответвлением или без него) или удвоителем напряжения.

Обратите внимание, что как среднеквадратичный, так и пиковый входные токи (во вторичной обмотке трансформатора) значительно выше ожидаемых. Все конденсаторные входные фильтры имеют одинаковые характеристики. Если измерить входную мощность , все типы выпрямителей примерно одинаковы - около 56 Вт плюс-минус ½ Вт или около того. Номинальные значения ВА важны для обеспечения правильного размера трансформаторов, независимо от типа выпрямителя. Очевидно, высокое значение ВА вызвано несинусоидальной формой волны тока - все показанные трансформаторы / выпрямители имеют коэффициент мощности около 0.59, и это вполне нормально для конденсаторных входных фильтров.

Все результаты, показанные здесь, были смоделированы и использовали чистый синусоидальный сигнал. На самом деле форма сигнала в сети обычно в некоторой степени искажена (обычно плоская), поэтому измеренные значения будут немного отличаться от показанных. В частности, пиковые токи будут немного ниже, чем показывает моделирование, а напряжения будут немного ниже даже при тех же значениях действующего напряжения трансформатора и сопротивления обмоток.Номинальные значения ВА были измерены (снова с помощью симулятора) в первичной цепи трансформатора. Если бы вы, например, добавили вторичные токи для двухполупериодного выпрямителя, вы получите совершенно неправильный ответ (2 × 158 мА - это 316 мА, но это неверно). Представленные цифры считаются точными в пределах ограничений используемого мной симулятора.

И для удвоителя напряжения, и для моста с центральным ответвлением требуется два конденсатора, и их номинальное напряжение вдвое меньше, чем у двух других выпрямителей, но емкость удваивается.Вы также получаете «бесплатный» источник половинного напряжения, но пульсации напряжения соответствуют частоте сети для удвоителя (50/60 Гц), а не 100/120 Гц, как показано на шинах 600 В. При напряжении выше 450 В для большинства комбинаций выпрямитель / фильтр потребуются две последовательно соединенные конденсаторы, поскольку более высокие напряжения на конденсаторах недоступны. В целом, при принятии решения о типе выпрямителя, мост (или мост с центральным отводом) обычно является лучшим выбором. Если вам нужен только конденсаторный входной фильтр, подобный показанному выше, удвоитель напряжения может выиграть по стоимости - если вы сможете получить подходящий трансформатор.

Удвоители напряжения

имеют плохую репутацию у многих разработчиков электроники, но это часто происходит из-за нереалистичных сравнений, например, использования одного и того же трансформатора (поэтому сопротивление обмотки не изменяется) или нереалистичных ожиданий. Из вышеизложенного очевидно, что все значения потребляемой и выходной мощности очень близки, поэтому врожденной неэффективности нет (распространенное утверждение, но ложное, как вы можете видеть из таблицы).

Абсолютно наихудший вариант выпрямителя - это двухполупериодный.Трансформатор неэффективен и может потребовать большего сердечника, потому что требуется вдвое больше провода, но в любой момент времени используется только половина обмотки. Диоды нуждаются в гораздо более высоком номинальном напряжении, потому что пиковое обратное напряжение вдвое превышает напряжение постоянного тока (внимательно проанализируйте схему, если вы не видите причину этого). Выходное напряжение переменного тока также намного выше, чем у моста или удвоителя, поэтому изоляция трансформатора (и внешняя) должна соответствовать напряжению. Если этого можно избежать, никогда не используйте стандартный двухполупериодный выпрямитель - используйте либо мостовую схему, либо удвоитель напряжения.


5.1 - «Мягкие» блоки питания

По причинам, которые я не могу понять, некоторые утверждают, что «мягкий» (более наглядный) источник питания, который использовался компанией XYZ в 1950 году, «хорош» и делает звук усилителя «лучше». Черт возьми! В случае усилителей Hi-Fi вам нужно, чтобы питание было как можно более жестким. Любое изменение напряжения B + вызывает изменение тока смещения клапана, поэтому на высоких уровнях усилитель будет недосмещен. В случае двухтактных тетродных или пентодных усилителей достаточно отрегулировать напряжение экрана, и это будет поддерживать стабильное смещение.После регулирования напряжения экрана необходимо также отрегулировать подачу отрицательного смещения. Несоблюдение этого правила может вызвать сдвиг смещения при изменении напряжения сети.

Для сверхлинейных выходных каскадов полный B + должен быть как можно более стабильным. Лишь очень немногие производители использовали отдельную обмотку выходного трансформатора для экрана, чтобы он мог работать при более низком напряжении. Для жилищного строительства или даже современного производства это нецелесообразно из-за значительной дополнительной стоимости трансформатора.Когда использовалась отдельная обмотка, подача экрана иногда полностью регулировалась (например, McIntosh MC3500 и MI350). Нет ничего хорошего в том, чтобы иметь сырой блок питания, который выходит из строя, как только вы потребуете немного энергии от усилителя.

Идеальный источник питания имеет низкую пульсацию и может обеспечивать полное номинальное напряжение вплоть до полной мощности без значительного падения или увеличения пульсаций. Дроссельные входные фильтры были одним из методов, который использовался для достижения этой цели, но в новой конструкции почти наверняка дешевле построить регулируемый источник питания.Это нетривиальная задача, потому что регулятор должен выдерживать катастрофический отказ клапана. В то время как клапаны производились в США, Великобритании, Европе и Австралии, катастрофический отказ клапана был почти неслыханным случаем для усилителей Hi-Fi, поэтому никаких специальных мер предосторожности не требовалось. Это уже не так.

С гитарными усилителями дело обстоит иначе. Мокрый источник питания позволяет переходным процессам достичь полной мощности, но длительная мощность снижается. Вопрос о том, действительно ли это дает что-нибудь полезное, остается спорным, хотя многие игроки настаивают, что предпочитают звук усилителей с вентильными выпрямителями (которые, конечно же, обеспечивают сырой источник питания).Спорный вопрос, смогут ли они определить разницу в двойном слепом тесте, потому что разница в мощности обычно значительно меньше 3 дБ.

Если определено, что это не только слышно, но и обеспечивает желаемый звук, этого легко добиться путем последовательного включения резисторов с кремниевыми выпрямителями. Как отмечалось в другом месте этой статьи, клапанных выпрямителей следует избегать любой ценой. Они дороги, неэффективны, не очень хорошо работают, часто имеют низкую продолжительность жизни и не имеют никаких преимуществ.

Клапанные выпрямители

имеют одно небольшое преимущество: источник питания HT получает автоматический плавный пуск, поскольку нагревателям или нитям нити требуется время для достижения рабочей температуры. Этот может быть преимуществом в некоторых схемах, но если необходима задержка, гораздо лучше сделать это электронным способом (например, с использованием полевого МОП-транзистора), чем использовать ламповый выпрямитель с его многочисленными недостатками и ограничениями.


5.2 - Звук постоянного тока

Обычно можно сказать, что у DC нет звука, потому что это DC, и вы его не слышите.Однако с ламповыми усилителями дело обстоит иначе. Для транзисторного или операционного предусилителя источники выпрямляются, сглаживаются и регулируются, поэтому пульсации практически не будет и шум будет минимальным. Эти варианты слишком дороги и слишком утомительны для реализации с высокими напряжениями.

Небольшие регуляторы иногда используются для поддержания очень низкой пульсации и хорошей стабильности напряжения для экранных сеток, но даже это случается редко. Большинство ламповых усилителей работают с нерегулируемыми источниками питания, которые часто имеют слишком много пульсаций, особенно на полной мощности.Поскольку постоянный ток имеет значительную пульсацию переменного тока на частоте 100 Гц или 120 Гц (сеть 50/60 Гц соответственно), теперь он имеет очень определенный звук - ничего из этого нежелательно. Идеальный источник питания поддерживает постоянное напряжение с минимально возможными колебаниями переменного тока.

На заре ламповых усилителей емкость была крайне ограничена, поэтому часто возникали сильные пульсации. Сегодня мы можем получить гораздо более высокую емкость - это позволяет свести к минимуму пульсации, но полностью удалить их практически невозможно.Во всех ламповых усилителях необходимо использовать как можно большую емкость. Хотя вы увидите много усилителей с конденсаторами фильтра 50 мкФ или меньше, в большинстве случаев вы должны стремиться к 500 мкФ или более. Более плавное питание постоянного тока всегда улучшает качество звука, но, естественно, есть момент, когда добавление большей емкости больше не обеспечивает пропорционального улучшения. Именно здесь вступает в действие «закон убывающей отдачи».

Конечно же, простое добавление заглавных букв редко является полным ответом.Фильтр-дроссели играют большую роль в уменьшении пульсаций, и при относительно низком токе используются резисторы для снижения пульсаций и напряжения. Это обычно наблюдается в секциях предусилителя. Конденсаторы должны быть достаточно большими, чтобы гарантировать, что низкочастотные колебания напряжения питания не влияют на питание предусилителя. Если слишком мало, пульсация может быть неслышной, но весь усилитель может иметь нестабильность низких частот. Как отмечалось выше, это обычно известно как «катание на моторных лодках».

Конструкция источника питания имеет решающее значение для успеха или неудачи любого проекта лампового усилителя.Каждый аспект источника питания требует пристального внимания, и минимизация последовательного сопротивления для источников питания с высоким током является первоочередной задачей для обеспечения хорошего регулирования. Напряжение постоянного тока будет падать на по мере увеличения тока - от этого ничего не останется, кроме добавления дорогих схем регулятора. Однако в лучших ламповых усилителях мощности, когда-либо созданных, не использовались регулируемые источники питания B +, поэтому мы знаем, что отличная производительность возможна, но не глупо.

Если используются тетроды или пентоды, рассмотрите возможность регулирования подачи экрана.Ток относительно невелик, если он спроектирован должным образом, а сетка экрана имеет решающее значение для работы клапанов - гораздо больше, чем думают большинство конструкторов-любителей. Если вы пытаетесь создать высококачественный усилитель, не поддавайтесь искушению повторить приемы, которые вы видите в гитарных усилителях. Почти всегда они предназначены для производства с наименьшими затратами и вызывают чрезмерную деформацию при одновременном неправильном использовании клапанов.

Теоретические цели источника питания почти достижимы (идеальное регулирование и нулевой шум), но только по непомерно высокой цене.Как доказали McIntosh, Quad, Dyanaco, Audio Research и многие другие, исключительно хорошие усилители могут быть построены с использованием традиционных методов подачи питания. Вы не можете позволить себе стесняться, когда дело доходит до емкости и индуктивности - они могут снизить пульсации постоянного тока и шум до приемлемого уровня, но ваши лучшие друзья - большие электролитические конденсаторы.

Грубый совет заключается в том, что для номинального источника питания 500 В я предполагаю, что вам потребуется около 2 мкФ памяти и сглаживания на ватт средней выходной мощности постоянного тока для усилителей с выходной мощностью 50 Вт или более.Обратите внимание, что это максимальная мощность постоянного тока от источника, а не выходная мощность в динамик. Для конденсаторного входного фильтра это приведет к размаху пульсаций напряжения, составляющему около 1,5% от напряжения питания. Эта емкость может быть распределенной - половина до дросселя фильтра, а оставшаяся часть после дросселя. Здесь много зависимостей, поэтому нельзя применять жесткие и быстрые правила - это просто отправная точка.

Для более низких мощностей рекомендуется добавить больше - очевидно, источник питания 5 Вт (можно использовать, возможно, для 1.Усилитель 5 Вт) со сглаживанием всего 10 мкФ едва ли достаточен, хотя процент пульсаций остается довольно постоянным. Для уменьшения пульсации используются следующие схемы.


6 - входные фильтры дросселей

Без двухполупериодных выпрямителей в секции 5, единственный разумный выбор для входного фильтра дросселя - это стандартный мостовой выпрямитель. Удвоители напряжения использовать нельзя, поскольку они по своей природе являются конденсаторными входными фильтрами. Входной фильтр дросселя (индуктора) имеет два основных преимущества - регулирование напряжения и пульсации напряжения.Из-за того, что катушка индуктивности включена последовательно с крышкой фильтра, большие пики тока, которые мы получаем с конденсаторным входным фильтром, исчезают, поэтому мгновенное падение напряжения на сопротивлении обмотки меньше. Пульсации также намного ниже при той же емкости, но напряжение постоянного тока ниже. Напряжение постоянного тока для конденсаторного входного фильтра примерно равно среднеквадратичному напряжению, умноженному на 1,414 (√2), но оптимизированный входной фильтр дросселя имеет выход постоянного тока, составляющий всего 0,88–0,9 от приложенного среднеквадратичного напряжения. Теоретическая формула...

V out = (2 × √2 / π) × V RMS Почти точно 0,9 × RMS напряжение

Если подается 500 В переменного тока, вы получите около 450 В на выходе, если все сопротивления обмоток равны нулю. Как только сопротивление обмотки дросселя или силового трансформатора включено, они оба уменьшат напряжение постоянного тока и регулирования.

Удвоение нагрузки на источник питания конденсаторного входного фильтра почти удваивает пульсации, но с входным фильтром дросселя изменений практически не происходит - пульсации напряжения остаются почти такими же.Кроме того, гармонический состав пульсации намного ниже - шестая гармоника (600 Гц) может быть на 75 дБ ниже уровня 100 Гц. Сравните это с конденсаторным входным фильтром, где шестая гармоника всего на 37 дБ ниже уровня 100 Гц. Это действительно важно для любого усилителя с плохим отклонением источника питания.

Несколько удивительно, что с большим входным фильтром дросселя индуктивности, вторичный переменный ток трансформатора представляет собой почти прямоугольную волну на частоте сети. Между тем, ток через дроссель почти постоянный, потому что индуктивность препятствует любому изменению тока.Среднеквадратичное значение переменного тока такое же, как и для постоянного тока, поэтому пики тока, которые мы видели с конденсаторным входным фильтром, исчезли. С учетом всех этих приятных положительных моментов, которые можно сказать о входных фильтрах дросселя, вы вполне можете задаться вопросом о недостатках, и они приходят в большом количестве.

При первой подаче питания на любой входной фильтр дросселя возникает период «звонка», когда напряжение достигает пика, падает ниже конечного напряжения и постепенно стабилизируется до постоянного напряжения. Период определяется резонансной частотой катушки индуктивности и последующего конденсатора, а максимальная амплитуда звона определяется нагрузкой.Входные фильтры дросселей также требуют минимальной нагрузки, иначе напряжение просто поднимется до пика формы волны переменного тока. Это может представлять собой значительное перенапряжение для конденсаторов и является одной из причин, по которой многие производители включают в себя номинальные значения импульсного напряжения. Раньше это было более распространено, чем сегодня, но это важное соображение.

Перед тем, как клапаны нагреются и начнут потреблять ток, напряжение повысится до максимума и стабилизируется только тогда, когда будет потреблен достаточный ток.Минимальный ток зависит от размера самого дросселя - более высокая индуктивность позволяет использовать меньшие нагрузки (меньший ток). Для схемы, показанной ниже, минимальная индуктивность для нагрузки 100 мА составляет 4 Генри (сопротивление обмотки 50 Ом). Все, что меньше этого значения, позволяет напряжению постоянного тока подниматься выше номинального значения 370 В, ожидаемого от источника питания.


Рисунок 5 - Входной фильтр дросселя

По мере увеличения тока нагрузки индуктивность может уменьшаться с небольшим изменением рабочих характеристик.Поскольку дроссель имеет металлический сердечник, имеет значительный постоянный ток в обмотке и должен иметь воздушный зазор для предотвращения насыщения, возникает новая возможность. Почти по самой своей природе индуктор, построенный, как описано, будет иметь переменную индуктивность. По мере увеличения тока индуктивность уменьшается, и наоборот. Это называется качающимся дросселем. Использование качающегося штуцера позволяет сделать штуцер физически намного меньше, чем в противном случае. Поворотные дроссели сделаны с (намного) меньшим воздушным зазором, чем фиксированные дроссели, поэтому индуктивность изменяется в зависимости от нагрузки, когда сердечник начинает насыщаться.Они не работают так же хорошо, как фиксированные дроссели, но меньше, легче и дешевле.

Фиксированный дроссель может быть очень массивным, если он должен выдерживать значительный постоянный ток, но при этом сохранять свою полную индуктивность - точно так же, как трансформатор для несимметричного усилителя должен быть намного больше, чем ожидалось. Большой воздушный зазор необходим для поддержания плотности потока сердечника ниже насыщения при всех токах. Сопротивление обмотки (и резистивные потери) будет больше, чем у качающегося дросселя.


Рисунок 6 - Характеристики при включении с разной индуктивностью

На рис. 6 показано поведение входного фильтра дросселя при первом включении питания.Если индуктивность соответствует нагрузке при включении, вы получите характеристики, показанные красной кривой. Зеленая кривая показывает, что происходит, если индуктивность слишком велика - в данном случае она увеличилась с 4 до 10 Ом. Как и в случае с трансформаторами, я не собираюсь пытаться предоставить учебное пособие, которое позволит вам проектировать дроссели фильтра, и я даже не собираюсь пытаться описать, как разработать входной фильтр дросселя. Существует так много сложностей и возможностей, что любая попытка будет бесполезной - и это при условии, что: а) кто-то действительно заинтересован и б) вы действительно можете получить дроссель фильтра, разработанный для ваших нужд.Очень часто усилителям класса AB, использующим входные фильтры дросселя, требуется ограничительный резистор для поддержания минимальной нагрузки, чтобы гарантировать, что напряжение не может подняться выше расчетного напряжения - это, естественно, будет тратить значительную мощность и нагреваться!

Возможно, что удивительно, но входные фильтры дросселей - единственные цепи, в которых используются вентильные выпрямители. Поскольку нагреватели клапана или нити нагреваются медленно, это предотвращает скачок напряжения, показанный на рисунке 6. Конечно, это можно воспроизвести с помощью схемы плавного пуска, но это увеличивает общую сложность.Входные фильтры дросселей - редкость в современном оборудовании.

Существует приблизительная формула, которую можно использовать, и она обычно достаточно хорошо работает для фиксированного штуцера ...

L = R L /940 Для частоты питания 50 Гц, где R L - эффективное сопротивление нагрузки
L = R L /1130 Для сети 60 Гц

Используя вышеизложенное, индуктивность, необходимая для нагрузки 3600 Ом, равна 3.8H для 50 Гц (пульсация 100 Гц) или 3,2 Гц для 60 Гц (пульсация 120 Гц). Это очень хорошо соответствует смоделированной версии, и, хотя она сильно упрощена, хорошо послужит вам, если вы захотите воспользоваться этим вариантом. Коэффициент мощности трансформатора, подключенного к входному фильтру дросселя, составляет примерно 0,65 при правильном размере дросселя. Хорошее регулирование - одно из требований, которые всегда предъявляются к входным фильтрам дросселя, но это применимо только в том случае, если сопротивление обмоток дросселя и трансформатора низкое. Высокое сопротивление обмотки ухудшит регулировку из-за резистивных потерь - это ничем не отличается от добавления последовательного резистора к идеальной катушке индуктивности.


Рисунок 6A - Пульсации напряжения в зависимости от типа фильтра

Для сравнения, выше показано напряжение пульсаций (как по амплитуде, так и по форме волны) для входного фильтра дросселя (красный) и конденсаторного входного фильтра (зеленый). Оба источника питания использовали одинаковую емкость и сопротивление нагрузки. Входной фильтр конденсатора показывает резкие переходы, указывающие на значительную гармоническую составляющую, в то время как форма входного сигнала дросселя больше похожа на синусоидальную волну (хотя она не очень хорошая). Моментальный снимок форм сигналов не был сделан до тех пор, пока все напряжения не установились на установившееся состояние.


Рисунок 6B - Спектр входного фильтра конденсатора

Спектр гармоник от входного фильтра конденсатора показывает, что есть энергия до 5 кГц и выше. Это причина того, что вы часто не слышите гудение, когда в сигнале появляется пульсация напряжения - это больше похоже на гудение с резким оттенком звука.


Рисунок 6C - Спектр входного фильтра дросселя

Для сравнения, гармоники для формы волны входного фильтра дросселя гораздо менее навязчивы, и нет гармоники выше 10 мкВ за 1.5 кГц. Обратите внимание, что для обоих типов фильтров гармоники бывают как четными, так и нечетными, поэтому на входе выпрямителя 100 Гц вы получаете гармоники с частотой 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц, 500 Гц и т. Д.

В терминологии импульсных источников питания, входной фильтр дросселя работает в непрерывном режиме. Это означает, что в дросселе всегда есть ток, и он всегда течет в одном и том же направлении. При минимальной индуктивности (основанной на приведенной выше формуле) ток падает до нуля очень кратковременно - менее 1 мс. Если увеличить индуктивность, ток никогда не упадет ниже нуля.


7 - Pi фильтры

Для большинства усилителей наиболее распространенным является конденсаторный входной фильтр, за которым часто следуют катушка индуктивности и второй конденсатор. Это образует фильтр пи (π) - так называемый, потому что он напоминает греческую букву π. В большинстве случаев индуктивность относительно мала, потому что увеличение ее увеличивало бы «ненужные» расходы на изделие. Как и в случае входного фильтра дросселя, дроссель фильтра в пи-фильтре имеет большую составляющую постоянного тока, поэтому сердечник должен иметь зазор, чтобы предотвратить насыщение.Типичная индуктивность может составлять 1 Гн или около того, но это может обеспечить значительное сглаживание. Дроссели, используемые в пи-фильтрах, также могут быть качающегося типа, если во время работы происходят значительные колебания тока.


Рисунок 7 - Пи-фильтр с 1 индуктором Генри

С конденсаторным входным фильтром пульсации напряжения составляли 2,27 В (среднеквадратичное значение), и даже добавление еще одного конденсатора на 100 мкФ снижает это значение до 1,14 В (среднекв. Однако пи-фильтр с дросселем 1H и вторым конденсатором на 100 мкФ снижает пульсации примерно до 54 мВ - очень стоящее улучшение.При указанной нагрузке выходное напряжение уменьшается всего на 5 В постоянного тока. Это, несомненно, наиболее распространенное устройство для ламповых усилителей, и оно позволяет пластинам принимать основной «необработанный» постоянный ток, но сетка экрана и остальные схемы изолированы и имеют дополнительную фильтрацию из-за фильтрующего дросселя.


8 - клапанные диоды

Это явная катастрофа. Нет абсолютно никаких причин использовать для чего-либо вентильные выпрямители. Из-за их конструкции и способа, которым они спроектированы, они всегда используются в полноволновой конфигурации.Как отмечалось выше, это приводит к крайне неэффективному использованию окна обмотки трансформатора, поскольку обмотка в два раза больше, чем должна быть. Добавьте к этому тот факт, что вентильные выпрямители сами по себе ужасно неэффективны - они имеют значительное сопротивление пластины, и это происходит последовательно с источником постоянного тока.

Регулирование намного хуже, чем при использовании кремниевых диодов, просто из-за падения напряжения на вентилях выпрямителя. Кроме того, максимальное значение первого конденсатора обычно весьма ограничено.В некоторых случаях оно может составлять всего 16 мкФ, в зависимости от напряжения и сопротивления обмотки. Причина того, что емкость ограничена, заключается в том, чтобы предотвратить чрезмерный пусковой ток, который может повредить выпрямитель. Это особенно опасно, если вход переменного тока включен, когда нагреватель (или нить накала) горячий - только сопротивление клапана и обмотки действуют как ограничители тока, а пиковый ток будет намного выше рекомендуемого максимума для клапана выпрямителя. В технических описаниях вентильного выпрямителя обычно указывается максимальное значение допустимой емкости.Например, 5AR4 имеет максимальную емкостную нагрузку 60 мкФ, и это слишком мало, чтобы получить низкую пульсацию питания для усилителя большой мощности (выходная мощность> 30 Вт).


Рисунок 8 - Клапан-выпрямитель, входной фильтр конденсатора

Помимо принципиальной неэффективности самого выпрямителя, он также требует питания нити накала, увеличенного до полного потенциала постоянного тока. Для нити накала требуется значительная мощность, и эта мощность полностью расходуется зря. Если мы рассмотрим один из клапанов выпрямителя с более высоким током, мы увидим, что произойдет.5AR4 - один из «лучших» выпрямительных клапанов, поскольку он имеет низкое падение напряжения и достаточно высокий ток (до 250 мА). 9,5 Вт теряется в нагревателе (в 5AR4 используется катод с косвенным нагревом, но он напрямую подключен к нагревателю), а при номинальном токе падение напряжения на клапане составляет «всего» 17 В. Сопротивление пластины обычно составляет 200 Ом на пластину. Пиковый непрерывный ток пластины составляет 825 мА, а пиковый неповторяющийся ток пластины составляет 3,7 А. Приблизительно 5 Вт теряется в самом клапане при нагрузке 85 мА - общая потеря 14.5Вт. Из-за ограничений по пиковому току большинство вентильных выпрямителей не могут обеспечить достаточную емкость, чтобы удовлетворить предложенную выше выходную мощность постоянного тока 2 мкФ / Вт, поэтому избыточная пульсация является обычным явлением.

Сравните это с кремниевым диодом. 1N4007 (1000 В) имеет максимальный средний ток 1 А, падение напряжения при полном токе составляет около 1,1 В, а внутреннее сопротивление незначительно. Пиковый (неповторяющийся) импульсный ток составляет 30А. Полная потеря мощности составляет менее 0,3 Вт на диод. Некоторым людям нравится эффект «мокрого» блока питания, который выходит из строя под нагрузкой, особенно с гитарными усилителями.Нет проблем, просто добавьте пару резисторов с проволочной обмоткой на 5 Вт последовательно с кремниевыми диодами. Вы тратите немного энергии, но, по крайней мере, вам не нужно беспокоиться о нити или нагревателе. Если вам нужен большой резерв, подойдут диоды 1N5407, 3A при 1000 В удовлетворит все, кроме самых высоких потребностей в мощности. Помните, что если вы используете двухполупериодный (с центральным отводом) выпрямитель, диоды должны быть рассчитаны как минимум на удвоенное напряжение постоянного тока, и необходимо будет использовать диоды более высокого напряжения (или два последовательно), если Напряжение питания B + превышает 450 В постоянного тока.

Из-за дополнительных потерь (в приведенном выше случае 14,5 Вт) трансформатор должен быть больше. Если в качестве усилителя мог бы подходить трансформатор на 100 ВА, то теперь он должен быть 120 ВА, чтобы компенсировать потери в вентильном выпрямителе. Очень сложно представить себе, что это дает какое-то преимущество - все, что это дает, - это дороже и вызывает больше тепла в комнату. Хотя я вырос на клапанном оборудовании, мне никогда не нравились клапанные выпрямители. Это была плохая идея, даже когда не было замены, но теперь, когда существуют альтернативы, (почти) нет причин вообще продолжать использовать вентильные диоды.

Насчет «звука» выпрямителя много дезинформации. В правильно спроектированном блоке питания у постоянного тока нет звука - это постоянный ток. Регулировка (или ее отсутствие) и пульсация могут влиять и влияют на звук. Если вам нравится звук разрывающегося блока питания (например), это легко исправить, добавив некоторое последовательное сопротивление. Утверждения о неслышных переходных процессах переключения каким-то волшебным образом способны повлиять на музыку, но , не будучи услышанными сами по себе, также имеются в большом количестве.Все подобные утверждения могут быть легко опровергнуты слепым тестом A-B, но, как вы, несомненно, обнаружили, те, кто слышит эти артефакты, никогда не опустятся для проведения контролируемого слепого тестирования, чтобы убедить других. Вере нет места в дизайне электроники. Для получения дополнительной информации и некоторых основных рекомендаций см. Раздел 5.1 выше.

Однако, как отмечалось выше для входных фильтров дросселя, вентильные выпрямители имеют преимущество, потому что они по своей природе медленные, поэтому скачки напряжения, общие для входных фильтров дросселей, уменьшаются или даже устраняются.Поскольку этот тип фильтра сейчас настолько необычен, это единственное «преимущество» в значительной степени устранено.

Интересно, что в источниках отрицательного смещения почти всегда используются кремниевые диоды, и это напряжение подключается непосредственно к сигнальному тракту. Я не слышал, чтобы кто-нибудь жаловался, что кремниевый диод «портит» звук, но если бы это было возможно, источник смещения мог бы это сделать. Многие источники отрицательного смещения являются только полуволновыми, поэтому должны быть легко слышны (конечно, при условии, что любой источник постоянного тока слышен).

Как отмечалось ранее, клапанные выпрямители дают небольшое преимущество - источник питания HT автоматически плавно запускается, поскольку нагревателям или нитям нити требуется время для достижения рабочей температуры. Этот может быть преимуществом в некоторых схемах. Если необходима задержка, чтобы выходные клапаны достигли рабочей температуры до применения HT, сделайте это электронным способом, используя полевой МОП-транзистор, а не ламповый выпрямитель с его многочисленными неисправностями и ограничениями.


9 - Принадлежности для отрицательного смещения

Для усилителей, которые используют фиксированное отрицательное смещение (в отличие от катодного смещения), отрицательный источник питания является наиболее важной частью всего источника питания.Хотя было бы неплохо, если бы производители включили небольшую схему детектора, которая предотвращает включение основного источника питания в случае отсутствия смещения (или неправильного напряжения), я видел только пару ссылок на это, и это были от частных лиц, а не от производителей. Многие источники смещения питаются от высокого импеданса - резистора или конденсатора от основной обмотки B +. Недостатком этих источников питания является то, что напряжение смещения обычно медленно достигает правильного значения из-за высокого импеданса питания.

Намного лучше использовать отдельную обмотку трансформатора. Хотя сила тока очень мала, использование тонкой проволоки - плохая идея, потому что она слишком хрупкая. Для большинства усилителей не требуется большого количества витков, поэтому занимаемое пространство минимально. Надежность очень важна - любой отказ может вызвать серьезное повреждение выходных клапанов и / или трансформаторов (как сети, так и выхода). Все компоненты должны быть высшего качества, чтобы обеспечить долгий срок службы.


Рисунок 9 - Типичный источник отрицательного смещения

На рис. 9 показана одна общая компоновка вместе с остальной частью блока питания (это та же схема, что и на рис. 13 в статье «Анализ»).Фундаментальное непонимание принципов проектирования совершенно очевидно - двухполупериодный выпрямитель и резистор, питаемый к источнику смещения -ve, просто глуп. Подача резистора обеспечивает очень низкое напряжение смещения для достижения надлежащего напряжения (почти 4 секунды), но оно очень быстро падает при отключении питания. Кратковременное отключение электроэнергии по любой причине подвергает выходные клапаны полному постоянному напряжению при почти полном отсутствии напряжения смещения! В то время как клапаны выдержат это злоупотребление (надеюсь, некоторое время), в некоторых усилителях (особенно в гитарных усилителях Marshall) перегорает предохранитель HT, что выводит усилитель из строя.

Подача резистора - это абсолютно наихудший метод получения питания смещения, потому что он имеет такое высокое сопротивление. Даже небольшая утечка конденсатора (например, вызванная нагревом) снизит напряжение, а резисторы с высокой номинальной стоимостью имеют раздражающую привычку со временем дрейфовать до высокого уровня или размыкаться в цепи с возрастом и относительно высоким напряжением. Система с конденсаторным питанием может работать лучше, но по-прежнему имеет высокий импеданс. Поскольку отдельная обмотка практически ничего не добавила бы к стоимости трансформатора (особенно, если бы основная обмотка HT была преобразована для использования мостового выпрямителя!), Я не понимаю, почему это не было сделано как само собой разумеющееся.После добавления небольшой обмотки все становится легко.


Рисунок 9A - Типовой источник питания с отрицательным смещением (обмотка трансформатора с ответвлениями)

Метод, показанный выше, лучше, чем питание смещения резистора или конденсатора, и используется в некоторых схемах усилителя. К сожалению, использовать мостовой выпрямитель невозможно, потому что обмотка общая с основной обмоткой HT (это просто ответвитель). Хотя (IMO) однополупериодный выпрямитель неоптимален, он работает хорошо при наличии достаточной емкости.При показанных значениях пульсации будут меньше 1 мВ, а время выдержки будет достаточно продолжительным, чтобы предотвратить возможное оплавление выходного клапана в случае кратковременного прерывания подачи электроэнергии.

Если (по какой-либо причине) отдельная обмотка недоступна, конденсаторный делитель намного лучше, чем резистор. Колпачки не нагреваются, потому что они не рассеивают мощность, но важно, чтобы они были рассчитаны на питание от сети переменного тока (например, класса X2), иначе они выйдут из строя. Схема, показанная ниже, насколько мне известно, не использовалась, но она намного лучше, чем традиционный емкостной делитель.Будучи двухполупериодным, напряжение нарастает до максимума довольно быстро (полное напряжение примерно за 2 секунды), но напряжение все равно падает быстрее, чем хотелось бы, потому что нельзя использовать большую емкость накопителя. Стандартный метод использования конденсаторов в этой роли заключается в использовании одного колпачка, резистора и диода, но добавление второго набора стоит очень мало и дает лучшее питание смещения.


Рисунок 10 - Улучшенное (но все еще несовершенное) предложение отрицательного смещения

Импеданс источника в этой цепи низкий, но все же намного выше, чем у обмотки трансформатора, поэтому конденсаторы фильтра быстро разряжаются.Он может обеспечить -40 В при пульсации менее 5 мВ - немного меньше, чем в версии, показанной на Рисунке 9. Разряд после отключения питания происходит так же быстро, как и в схеме на Рисунке 9. Сами емкостные делители не редкость и используются годами. В большинстве случаев используются слишком маленькие конденсаторы, что ограничивает минимальный импеданс источника смещения ( должен быть как можно ниже ). Существует значительная гибкость схемы, подобной показанной на рисунке 10, но я все же предпочел бы использовать отдельную обмотку.Два конденсатора 220 нФ должны быть рассчитаны на 275 В переменного тока (X2-класс), хотя напряжение на них составляет всего 205 В (среднеквадратичное значение), как показано для обмотки 424 В переменного тока - помните, надежность чрезвычайно важна.


Рисунок 11 - Правильный способ создания источника отрицательного смещения

По возможности отрицательное смещение следует снимать с отдельной обмотки. Это позволяет минимизировать полное сопротивление всех цепей. Помните, что в технических характеристиках выходного клапана указано максимальное общее сопротивление к отрицательному питанию.Сюда входит сам сеточный резистор, а также сопротивление цепи смещения постоянному току. Если два клапана используются параллельно, значение необходимо уменьшить вдвое. Сопротивление цепи смещения постоянному току должно быть как можно меньшим, но его нельзя регулировать. Регулируемый источник смещения не может компенсировать колебания основного напряжения.

В приведенной выше схеме пульсации 1 мВ RMS, а напряжение смещения составляет -40 В за 0,2 секунды. Напряжение естественным образом падает при отключении питания, но требуется более 1 секунды, прежде чем оно упадет до -30 В после выключения.Разумное напряжение смещения останется доступным, когда основной источник питания выйдет из строя, и если усилитель снова включится через несколько секунд, никакого вреда не будет. В наихудшем случае увеличение сопротивления от резистора сетки каждого выходного клапана до -ve питания составляет 2,7 кОм (достаточно близко, при любой настройке потенциометра). Таким образом сводится к минимуму влияние тока утечки в сеть. Важно, чтобы действующее значение напряжения обмотки смещения не превышало ожидаемого нормального напряжения смещения. Я видел только примеры больших конденсаторов фильтров и низких импедансов, используемых в цепях смещения в дорогих Hi-Fi усилителях, но они должны быть стандартными во всех случаях, потому что нет другого способа вернуть низкое сопротивление к земле шасси.Редкость даже в мостовых выпрямителях, хотя они использовались (опять же, в дорогих Hi-Fi усилителях).

Источники питания с высоким импедансом смещения имеют серьезную проблему, которая может быть не очевидна, когда все работает должным образом. Если в выходном клапане возникает неисправность (например, внутреннее короткое замыкание или серьезная утечка в сеть), ток, протекающий через резистор сетки выходного клапана, ограничивается только сопротивлением и приложенным напряжением. Если сопротивление резистора составляет 100 кОм (разумное значение), а напряжение повреждения составляет 500 В, вы получаете большой ток через сеточный резистор.Если эффективное сопротивление источника смещения составляет (скажем) 47 кОм и между пластиной короткое замыкание, ток будет пытаться преобразовать источник питания -42 В в + 131 В, хотя на самом деле он будет намного меньше, потому что электролитические крышки смещены в обратном направлении и будет значительная утечка. Мы знаем, что положительное сетевое напряжение, по крайней мере, несколько вольт будет незамедлительно приложено к сетке (ам) другого клапана (ов) в выходном каскаде. Если выходное сопротивление источника смещения уменьшится до 2,7 кОм (как показано выше), смещение все равно будет затронуто - оно изменится с -42 до примерно -35 В, что не идеально для выходных клапанов, но намного лучше, чем где-то между ноль и, возможно, + 10В или около того.Источник смещения с низким сопротивлением имеет важное значение для долговременной надежности. Даже утечка конденсатора фильтра смещения становится почти несуществующей, потому что имеется достаточный ток, чтобы удерживать напряжение там, где оно должно быть.

Отрицательный источник питания с низким сопротивлением и приемлемым временем удержания может быть размещен только с отдельной обмоткой. Даже небольшой трансформатор, подключенный «назад» с, возможно, вторичной обмоткой 24 В, подключенной к источнику нагревателя 6,3 В (12 В для трансформатора на 120 В), будет работать намного лучше, чем резистивные или емкостные делители.Это даст около 60 В RMS для подачи напряжения смещения.

Дроссель 1H в источнике питания 600 В снижает пульсации с более 1,8 В RMS на первом конденсаторе до менее 50 мВ RMS при токе около 85 мА. Ничего общего с отрицательной предвзятостью, но я подумал, что все равно упомяну об этом.


10 - Нагреватели постоянного тока

Для многих усилителей гудение от проводки нагревателя может стать навязчивым (даже для выходных клапанов), особенно если усилитель используется с высокоэффективными драйверами громкоговорителей. Тип источника питания зависит от многих факторов, не в последнюю очередь от тока, необходимого для обогревателей.В большинстве случаев проще использовать регулируемый источник питания, поскольку это минимизирует пульсации и поддерживает расчетное напряжение на нагревателях. Напряжение питания обычно может составлять 12,6 В с последовательно включенными нагревателями выходного клапана и клапана предусилителя, поскольку это снижает ток. Регулятор также может обеспечивать автоматический плавный пуск, поскольку он имеет встроенное ограничение тока.

Там, где ток нагревателя становится значительным (например, большой стереоусилитель мощности, возможно, с 4 × KT88 для каждого канала), коммерческий импульсный источник питания может быть хорошей альтернативой, но он должен иметь возможность запускаться при очень высокой нагрузке.Обычно у них достаточно регулировки, чтобы установить выход на 12,6 В. В качестве альтернативы можно использовать импульсный регулятор, работающий от источника ~ 20 В постоянного тока. Они обладают высокой эффективностью, поэтому требования к радиатору минимальны. Также можно использовать входной фильтр дросселя, но дроссель, вероятно, будет стоить больше, чем полный импульсный стабилизатор. Нагреватели постоянного тока для выходных клапанов встречаются нечасто, потому что они редко вызывают проблемы. В некоторых случаях высокоэффективные компрессионные драйверы могут сделать слышимыми сетевые гармоники.Линейные регуляторы подходят только для слаботочных источников постоянного тока, но являются наиболее экономичным выбором для предусилителей.


Рисунок 12 - Простой источник постоянного тока для клапанных нагревателей предусилителя

Выше показан красивый простой блок питания, который можно использовать для трех или четырех клапанов предусилителя 12AU7, 12AX7 (и т. Д.). Каждый из них потребляет около 150 мА от источников питания 12,6 В. Диод, включенный последовательно с общим выводом регулятора 7812, поднимает напряжение почти до 12,6 В. Встроенное ограничение тока означает, что импульсный ток нагревателя практически отсутствует, поэтому клапаны просто мягко нагреваются.Конденсатор фильтра должен быть достаточно большим, чтобы стабилизатор имел достаточное напряжение для постоянного регулирования. Если он слишком мал, на выходе постоянного тока появится некоторая пульсация, которая может стать слышимой. Вторая маленькая крышка предназначена для того, чтобы регулятор не колебался.

Из-за огромного количества конфигураций, которые могут быть использованы, я не предлагаю предоставлять какие-либо дополнительные сведения. На сайте ESP уже есть несколько дизайнов блоков питания, которые легко адаптировать под 12.Выход 6В, как и многие другие схемы в сети. Выбирайте с умом, и если автор утверждает, что 12 В «достаточно» для нагревателей 12,6 В, я предлагаю вам поискать в другом месте. Все клапаны должны работать с напряжением нагревателя, максимально близким к расчетному. В пределах 10% «достаточно», но регулятор может дать точное напряжение, так почему бы не сделать это?


Заключение

Цель этой статьи (вместе с Частью 1) - показать варианты, доступные изготовителю ламповых усилителей, и проблемы, с которыми можно столкнуться в практической системе.Хотя часто кажется, что многие из затронутых вопросов не важны, это как раз те области, в которых другие считали их тривиальными, только чтобы обнаружить позже, чем они вовсе не являются тривиальными. Ни один процесс проектирования не является легким, и может быть слишком легко упустить из виду то, что выглядит хорошо, но является серьезным недостатком или даже катастрофой, ожидающей своего часа.

Цепи клапана

требуют дополнительных соображений по сравнению с конструкцией транзистора, потому что они требуют нескольких напряжений (включая сверхнадежную цепь отрицательного смещения) и работают при высоких напряжениях.Может случиться много интересных вещей, которые окажутся очень дорогостоящими при любой конструкции, но лишь немногие транзисторные усилители способны выполнять неосторожные действия при напряжении питания 500 В или 600 В (или выше). Транзисторные усилители, как правило, гораздо более терпимы к пульсации постоянного тока, чем клапанные, с несимметричными триодными каскадами, имеющими почти нулевое отклонение источника питания - эти должны использовать обширную фильтрацию.

Дизайн и конструкция любого лампового усилителя - очень дорогостоящее мероприятие, и разумно принять как можно больше решений, прежде чем покупать детали (которые сами по себе являются дорогостоящими).Надеюсь, что статьи будут вам полезны, потому что, несмотря на их серьезные недостатки по сравнению с современными усилителями, ламповые усилители могут быть интересными. Существует почти бесконечное количество вещей, которые можно настроить и которые действительно будут иметь значение - часто в худшую сторону, но, по-видимому, это половина удовольствия.

В общем, если вам нужен усилитель с минимальными искажениями (особенно интермодуляционными), обеспечивающий оптимальное демпфирование для громкоговорителя, относительно дешевый в сборке, сравнительно безопасный и энергоэффективный, то ламповые усилители не для вас.Несмотря на все заявления, если вы возьмете на себя труд создать ламповый усилитель с общим искажением менее 0,1%, разумным коэффициентом демпфирования (не менее 20) и отличными характеристиками перегрузки с большим запасом мощности, это будет чрезвычайно сложно. чтобы услышать разницу между этим и сопоставимым транзисторным усилителем. Хороший транзисторный (или MOSFET) усилитель с каскадом предусилителя на операционном усилителе бодро протерет пол практически со всеми ламповыми усилителями вне зависимости от стоимости.

Читатели Audio Pages знают, что я никогда не рекомендовал ламповые усилители и никогда не публиковал проекты ламп.Как бы мне ни нравилась ностальгия по лампам (я с ними вырос), я знаю, что без лучших инженерных решений во всех отношениях сравнительно дешевый проект, основанный, например, на усилителе мощности P3A и предусилителе P88, просто не вызывает конкуренции. Даже если вы решите, что предпочитаете относительно высокий выходной импеданс вентильных усилителей мощности, это легко сделать, применив небольшую обратную связь по току.

Нет ничего из того, что делает ламповый усилитель, что нельзя было бы легко скопировать с транзисторным усилителем, за единственным исключением постоянно растущих искажений при увеличении выходной мощности.Хотя это тоже можно сделать, для чего-либо, кроме гитарного усилителя, очень мало причин для этого, потому что, несмотря на утверждения об обратном, дисторшн в Hi-Fi звучит плохо - это звучит ужасно, без исключения. Низкие искажения (и особенно интермодуляционные искажения!) Являются абсолютными требованиями для воспроизведения звука с высокой точностью.

Несмотря на приведенные выше комментарии, я должен признать, что эксперименты, которые я провел для проверки различных характеристик производительности, были очень забавными.Прошло довольно много времени с тех пор, как я построил схемы, которые фактически реагируют на незначительные изменения номинала резистора (в частности, катодные резисторы в каскадах предусилителя) - как только правильное значение найдено, искажения могут быть значительно уменьшены. С транзисторными усилителями я могу спроектировать их на пресловутой обратной стороне конверта (буквально) и знать, что окончательный дизайн будет работать почти так, как ожидалось.

Одна вещь, которую необходимо понять , ... клапаны нелинейны, транзисторы (включая полевые транзисторы) нелинейны.Живите с этим, и не дайте себя обмануть утверждениями, что клапаны являются линейными, потому что это не так. Клапан - это сравнительно плохой источник тока, управляемый напряжением, а транзистор - очень хороший источник тока, управляемый током. Процесс проектирования заключается в создании источника напряжения с регулируемым напряжением (он же усилитель), и хотя можно использовать любую технологию, в конечном итоге (и я должен включить это с некоторой грустью) транзисторы победят. Такова жизнь.


Все схемы, показанные здесь, предназначены только для справки, и не дается и не подразумевается, что схемы будут работать, как описано, без изменений или исправлений по мере необходимости.Многие значения компонентов являются просто обоснованными предположениями и основаны на по данным производителя или «что выглядит примерно правильно».

Это не строительные объекты , поэтому строительство любой цепи осуществляется исключительно на риск застройщика, и ESP не будет оказывать помощь устраните неисправности или заставьте любую из цепей функционировать, как описано. Информация предоставляется добросовестно, в образовательных и информационных целях.


В первой части этой статьи рассматриваются топологии выходных каскадов, схемы драйверов и множество других тем.
Список литературы

Ссылки не индексируются для тех разделов этой статьи, которые могут относиться к конкретным ссылкам. Большинство будет очевидным.

    Справочник разработчика радиотронов
  1. , Ф. Лэнгфорд-Смит, Amalgamated Wireless Valve Company Pty. Ltd., четвертое издание, пятое впечатление (пересмотренное), 1957 г.
  2. Спецификации клапанов - разные


Клапаны Индекс
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2009. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и авторские права © 06 декабря 2009 г.


Описание ламповых усилителей

, часть 12: источник питания

Часть серии блогов Описание схем ламповых усилителей

Мы рассмотрели все основные части схемы усиления. Теперь давайте вернемся и разберемся с источником питания. Почему мы делаем это в последний раз? Как вы видели с помощью линий нагрузки и пояснений к лампам, у нас есть выбор, который мы можем сделать в отношении напряжения питания и рабочей точки, которые определяют требования к напряжению и току усилителя.Эта информация помогает понять, какие варианты следует выбирать при проектировании источника питания.

Взглянув на схему, давайте начнем с первичной обмотки силового трансформатора. Сетевое напряжение поступает от вашей электрической розетки, и у нас есть несколько компонентов, через которые горячая сторона проходит последовательно.

Во-первых, предохранитель на 2 А предназначен для защиты на случай, если что-то в усилителе потребляет больше тока, чем должно, например, если у вас где-то произошло короткое замыкание. Мы бы предпочли, чтобы предохранитель перегорел, чем ваши компоненты были бы разрушены или усилитель загорелся, но даже этот предохранитель не является гарантией того, что неправильная проводка или короткое замыкание не приведут к повреждению компонентов, он просто разорвет цепь, чтобы предотвратить непрерывное высокий ток, который может быть опасным или вызвать возгорание.Это плавкий предохранитель с задержкой срабатывания, поэтому он допускает кратковременное сильное потребление тока, что типично для броска тока, который может произойти при первом включении усилителя и зарядке конденсаторов.

Далее у нас есть термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Это еще одно защитное устройство, которое имеет некоторое сопротивление в холодном состоянии, и когда оно нагревается в течение нескольких секунд, сопротивление падает ближе к нулю. Это помогает снизить часть пускового тока усилителя при первом включении, поскольку сердечник трансформатора и конденсаторы заряжаются.Он не обязателен, и схема могла бы работать без него, но есть вероятность, что начальный ток достаточно высок, чтобы вызвать нагрузку на некоторые компоненты. (В некоторых цепях с большими трансформаторами бросок тока может даже вызвать срабатывание автоматического выключателя в вашем доме.)

Наконец, у нас есть простой выключатель для включения или выключения усилителя. Когда он включен, горячая сторона сетевого напряжения подключается к одному выводу первичной стороны силового трансформатора, а другой вывод первичной обмотки замыкает контур обратно на нейтральную сторону сети.

Помните, что трансформатор использует две обмотки с определенным соотношением для передачи мощности от первичной обмотки ко вторичной обмотке и преобразования напряжения и тока на разные уровни. В нашем случае мы используем трансформатор, который будет принимать 120 В переменного тока (напряжение сети США) на первичной обмотке, а мы получим 650 В переменного тока на вторичной обмотке. Этот трансформатор обычно используется в ламповых усилителях и имеет две дополнительные обмотки на вторичной стороне. Один будет обеспечивать 6,3 В в качестве питания для нитей (нагревателей) ламп драйвера или силовых ламп.Другой - 5 В, который обычно используется для нити накала выпрямительной трубки. В нашем случае мы не используем ламповый выпрямитель, поэтому эта обмотка не используется и не показана на схеме. Также обычно не показывать проводку нагревателя на схеме, потому что она относительно проста и в противном случае изолирована от остальной части схемы усиления.

Вы заметите, что на этом трансформаторе вторичная обмотка высокого напряжения имеет центральный отвод для использования в качестве потенциала 0 В. Это удобно, так как мы можем ссылаться на каждый конец вторичной обмотки на 325 В относительно этой точки; в некоторых случаях, трансформатор не будет иметь центральный кран, и вы будете использовать несколько иной тип выпрямителя для создания ссылки 0В.Он становится нашим заземлением по всей схеме усилителя.

Вторичная обмотка трансформатора по-прежнему работает переменного тока, теперь с более высоким напряжением, но для нашего усилителя потребуется источник постоянного напряжения высокого напряжения. Фактически, нам нужно, чтобы это постоянное напряжение было как можно более чистым и стабильным. Основная задача усилителя - модулировать это напряжение питания постоянного тока на основе входного сигнала. Если подача нестабильна, мы не сможем получить высококачественный выходной сигнал и даже можем услышать слышимый гул или гудение. Вы скоро поймете, почему.

Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, нам нужен выпрямитель - то, что позволит току течь только в одном направлении, поэтому у нас есть только положительный ток. В усилителях исторически использовался ламповый выпрямитель. Из нашей предыдущей темы вы понимаете, как работает электронная лампа: катод излучает электроны, а анод втягивает их внутрь, пропуская ток. Важно отметить, что этот ток может проходить только в одном направлении. Таким образом, используя «диодную» лампу выпрямителя (без управляющей сетки), вы можете выполнять выпрямление из переменного тока в постоянный. На выпрямительных лампах падает значительное напряжение, требуется ток для нагрева нити накала, что увеличивает стоимость и физическое пространство, необходимое для усилителя.Теперь у нас есть лучшее и более дешевое решение: кремниевые выпрямительные диоды. Опять же, могут быть споры о том, лучше ли ламповый выпрямитель: имеет ли он желаемый «провал» при токовых нагрузках, влияющих на звук, и предпочитают ли гитаристы его в своих усилителях, лучше ли поднимать напряжение постоянного тока медленно из-за время прогрева нагревателя, шум переключения диода и т. д. Я не буду останавливаться на различиях, но скажу, что считаю, что диодные выпрямители очень хорошо выполняют свою работу и идеально подходят для этого усилителя. комплект, призванный быть простым, высококачественным и разумным по стоимости.Использование кремниевых диодов для выпрямления источника питания очень распространено в ламповых усилителях и никоим образом не ухудшает звук и не делает его твердотельным или гибридным усилителем.

Напряжение переменного тока изменяется с частотой 60 Гц (частота сети США), и каждый вывод высоковольтной вторичной обмотки трансформатора чередуется с этой скоростью взад и вперед, противоположно друг другу и положительно или отрицательно по отношению к центральному отводу 0 В. Диоды позволяют току течь только в одном направлении и отключаются, когда ток идет в обратном направлении.Подключив диоды на каждой вторичной клемме, мы создаем двухфазный выпрямитель. В первой половине цикла, когда напряжение на одном выводе становится положительным (относительно центрального отвода), этот диод включается и проводит ток, тогда как другой вывод становится отрицательным, и этот диод отключается. Во второй половине цикла происходит обратное, и другой диод будет проводить.

Если вы визуализируете эффект этого на выходе выпрямителя, потенциал напряжения относительно центрального отвода всегда положительный - сначала от тока, протекающего через один диод в течение первого полупериода, а затем от тока, протекающего через другой диод для второго полупериода.Выпрямленное напряжение теперь выглядит как на графике ниже.

Мы добиваемся прогресса, но наша цель - добиться плавного постоянного напряжения, а не больших пиков и пустот, подобных этому. Нам нужно отфильтровать этот источник питания, чтобы сгладить это. Есть разные способы сделать это, но два основных компонента, которые нужно использовать, - это конденсаторы и дроссели (катушки индуктивности).

Если подключить конденсатор параллельно нашему питающему напряжению, выпрямленное напряжение будет заряжать его во время повышающих циклов, а затем, когда цикл падает, конденсатор разряжается, подавая ток на нагрузку усилителя.Вы могли бы назвать это «резервуарным» конденсатором, потому что это похоже на резервуар, в котором хранится вода. Хотя кран можно включать и выключать непрерывно, чтобы он оставался наполненным, мы можем постучать по стволу с другой стороны, чтобы вытекать относительно устойчивый поток.

Накопительный конденсатор сделает наше постоянное напряжение таким, как на диаграмме. Обратите внимание, что при разряде конденсатора у нас все еще есть пульсации напряжения, но они, безусловно, лучше, чем пики, которые были у нас ранее. В нашей схеме мы используем конденсатор 220 мкФ в качестве резервуарного конденсатора.Вы можете использовать меньшую или большую емкость. Я не буду пытаться описывать расчеты того, какой размер пульсации напряжения будет у вас для данного источника питания, конденсатора и нагрузки, но сейчас дело в том, что у нас есть больше работы, даже после установки этого конденсатора.

Если бы мы использовали этот постоянный ток в качестве источника питания B +, это пульсирующее напряжение модулировало бы напряжения наших пластин на небольшую величину с частотой 120 Гц (поскольку это выпрямленное напряжение представляет собой два полупериода исходного переменного тока 60 Гц).Вы могли бы услышать это как своего рода гудение на усиленном выходе.

Мы можем сделать больше, чтобы продолжить совершенствование этого источника питания и сделать источник постоянного тока как можно более чистым, с пульсациями ниже любого слышимого уровня. Хотя у вас может возникнуть соблазн использовать резервуарный конденсатор большего размера, существуют пределы того, насколько это может уменьшить пульсации, и есть некоторые другие недостатки, о которых я не буду здесь рассказывать.

То, что мы пытаемся, - это позволить постоянному току проходить, пока мы отфильтровываем частоту этой пульсации - подумайте об этом как о переменном токе с частотой 120 Гц, идущем поверх постоянного тока.Одним из методов может быть RC-фильтр нижних частот с использованием резистора и еще одного конденсатора для создания типа делителя напряжения, который будет ослаблять частоты выше определенной точки. Этот тип фильтра недорог и может работать, но для резистора потребуется некоторое падение напряжения, что приведет к потере части нашего источника питания, рассеиванию в виде тепла и, в результате, к напряжению B + не так высокому, как мы могли бы в противном случае. Иногда это правильный ответ, но другой вариант - использовать индуктор, в данном случае называемый дросселем.Мы можем поставить его с другим конденсатором, чтобы получить LC-фильтр (индукторы обычно обозначаются символом L).

Помните, что мы рассмотрели, что конденсаторы блокируют постоянный ток, но допускают переменный ток (упрощенный способ его описания). И индукторы противоположны: они реагируют на изменения переменного тока, позволяя проходить постоянному току. Последовательное включение катушки индуктивности в наш фильтр будет иметь минимальное влияние на постоянный ток, в то же время реагируя на изменение переменного тока на частоте пульсаций. У использования дросселя есть свои недостатки. В частности, они могут быть дорогими и тяжелыми, если у них достаточно индуктивности для адекватной фильтрации.В нашем случае мы используем дроссель 6H (индуктивность измеряется в Генрие), и он имеет сопротивление постоянному току около 150 Ом, так как все провода имеют некоторое сопротивление. Сопротивление постоянному току в дросселе, как правило, не является намерением и становится еще одним фактором выбора / стоимости, хотя иногда вам может потребоваться немного большее сопротивление постоянному току. Затем мы используем другой конденсатор, на этот раз меньшего значения 56 мкФ, в качестве последней части фильтра.

Итак, снова взглянув на нашу схему, мы видим, что выпрямленный источник питания проходит через последовательность конденсатор-индуктор-конденсатор.Конечным результатом является фильтрованный B +, который должен иметь очень небольшое напряжение пульсации, что означает, что наш усилитель должен иметь чистый источник питания, который мы можем использовать для усиленного аудиосигнала, и тишину, когда сигнал отсутствует.

Сколько постоянного напряжения мы получим в качестве B + после этого выпрямления и фильтрации? Во-первых, помните, что переменный ток может быть измерен в среднеквадратичном значении вольта, что-то вроде «эквивалентного» постоянного измерения напряжения, потому что он фактически изменяет напряжение на протяжении всего цикла. Этот трансформатор предназначен для обеспечения 650 В с центральным ответвлением (обычно обозначается 325-0-325), что означает 325 В RMS на каждом полупериоде вторичной обмотки, которую мы выпрямили как положительное напряжение, что означает пики, которые вы видите на иллюстрации. собираются намного выше.Обычно используется формула, согласно которой пиковое напряжение равно среднеквадратичному напряжению, умноженному на 1,41, поэтому наше среднеквадратичное значение 325 В на самом деле является напряжением, которое может достигать почти 460 В на пиках, и это то, чем заряжается наш резервуарный конденсатор. На каждом диоде обычно падает небольшое напряжение, а обмотка дросселя также имеет некоторое сопротивление постоянному току. Таким образом, наш последний источник питания B + оказывается около 420 В. (В предыдущих разделах мы оценили напряжение питания около 400 В постоянного тока, так что это довольно близко, и на самом деле схема была оптимизирована для немного более высокого B +, но я использовал 400, чтобы упростить объяснение и диаграммы.)

Несколько примечаний по рейтингам компонентов. Во-первых, используемые в комплекте диоды рассчитаны на обратное напряжение до 1200 В. Я иногда использую обычные типы диодов, рассчитанные на 1000 В, но это немного рискованно, если наше пиковое напряжение составляет около 460 В, то есть размах напряжения от 460 В, заряжающего конденсатор до отрицательного 460 в обратном цикле диода, будет всего 920 В, и легко могут быть некоторые плюсовые / минусовые колебания напряжения сети или трансформатора. Поэтому на всякий случай мы используем диоды с более высоким номиналом.

Конденсаторы рассчитаны на 500 В. Несмотря на то, что наш окончательный B + может быть ниже 450 В, и проще и дешевле найти конденсаторы на 450 В, напряжение при запуске без нагрузки и при первом заряде конденсаторов может легко превысить 450 В. Большинство конденсаторов могут справиться с небольшим избытком, но это не стоит риска и потенциального сокращения срока службы.

Мы также должны поговорить о текущих потребностях схемы. Трансформаторы рассчитаны на определенную величину тока. Тот, который используется в этом комплекте, рассчитан на 207 мА.Если мы сложим потребность нашей ожидаемой схемы на основе наших линий нагрузки, у нас будет примерно 65 мА на канал для силовых трубок и 5 мА для каждого каскада драйвера, что в сумме составит около 140 мА или около того.

Существует также текущая потребность в обогревателях. Каждому EL34 требуется около 1,5 А, а 12AT7 - 300 мА, что в сумме составляет 3,3 А. Он рассчитывается отдельно на трансформаторе, и наш может обеспечить ток нагревателя до 4,5 А при 6,3 В.

Есть еще один последний компонент в источнике питания, который мы не коснулись, - резистор утечки 330 кОм.Это сделано из соображений безопасности. Когда вы выключаете усилитель, это займет несколько секунд, чтобы рассеять энергию, которая была сохранена в конденсаторах, чтобы они достигли безопасного уровня. Если каким-то образом у вас не было нагрузки в цепи, но были заряжены конденсаторы, вы могли выключить усилитель и отсоединить его от сети, и через несколько часов или даже дней в конденсаторах все еще мог быть очень опасный заряд высокого напряжения. Очень небольшое количество потраченного впустую тока через этот дренажный канал стоит того, чтобы избежать внезапного электрошока.

В конструкции источника питания гораздо больше глубины, чем я могу описать, и других очень разных методах, которые можно использовать для регулирования напряжения или тока. В этом наборе вы видите одну конструкцию, и, надеюсь, это помогло объяснить основные принципы преобразования переменного напряжения, преобразования его в постоянный и его фильтрации.

Последний пост, следующий за , объединяет всю схему !

Аудио трансформаторы • Ламповые выходные трансформаторы • Трансформаторы Lundahl

Выход трубки админ 2020-10-07T08: 17: 51 + 01: 00

Все OPT построены в нашем стиле с двойной катушкой и одним С-образным сердечником и могут быть заказаны с выбором воздушного зазора сердечника для двухтактных или односторонних приложений.Большинство наших OPT можно настроить на разные первичные и вторичные импедансы.
Использование C-образных сердечников с четко определенным воздушным зазором обеспечивает почти постоянную индуктивность во всем диапазоне рабочих напряжений. Для трансформаторов SE изменение индуктивности первичной обмотки из-за уровня сигнала составляет менее 7%.

Большинство представленных ниже трансформаторов доступны с сердечниками из аморфного железа. Считается, что аморфные сердечники обладают звуковыми преимуществами, но допустимый уровень сигнала с аморфным сердечником примерно на 30% меньше, чем с обычным кремний-железным С-сердечником.






Трубка выходная

Первичный импеданс Вторичный импеданс Максимальная мощность при 30 Гц, двухтактный Максимальная мощность при 30 Гц, односторонний Вес Тип трансформатора Конфигурация
600 4 Ом 700 Вт 140 Вт 4,5 кг LL1693
C
650 4 Ом 250 Вт 50 Вт 2.5 кг LL1627 C
680 4 Ом 700 Вт 140 Вт 4,6 кг LL2768 C
680 8 Ом 700 Вт 140 Вт 4,6 кг LL2768 D
680 16 Ом 700 Вт 140 Вт 4,6 кг LL2768 E
1k 4 Ом 360 Вт 70 Вт 4.5 кг LL1693 B
1,2 кОм 4 Ом 125 Вт 25 Вт 2,5 кг LL1627 B
1,2 кОм 4 Ом 180 Вт 36 Вт 2,5 кг LL2752 C
1,2k 4 Ом 360 Вт 70 Вт 4,6 кг LL2768 B
1,2 кОм 8 Ом 125 Вт 25 Вт 2.5 кг LL1627 C
1,2 кОм 8 Ом 180 Вт 36 Вт 2,5 кг LL2752 D
1,2 кОм 8 Ом 360 Вт 70 Вт 4,6 кг LL2768 C
1,2 кОм 16 Ом 125 Вт 25 Вт 2,5 кг LL1627 D
1,2 кОм 16 Ом 360 Вт 70 Вт 4.6 кг LL2768 D
1,6k 4 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL1623 C
1,6 кОм 8 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL1623 D
1,6 кОм 16 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL1623 E
2k 4 Ом 105 Вт 21 Вт 2.5 кг LL2752 B
2k 8 Ω 105W 21W 2,5 кг LL2752 C
2k 16 Ом 105 Вт 21 Вт 2,5 кг LL2752 D
2.3k 8 Ω 62W 13W 2,5 кг LL1627 B
2,3 кОм 8 Ом 180 Вт 35 Вт 4.5 кг LL1693
B
2,3k 16 Ом 62W 13W 2,5 кг LL1627 C
2,3k 16 Ом 180 Вт 35 Вт 4,5 кг LL1693
C
2,6 кОм 4 Ом 188 Вт 36 Вт 2,5 кг LL1679 C
2.6k 8 Ω 188W 36W 2,5 кг LL1679 D
2,6 кОм 16 Ом 188 Вт 36 Вт 2,5 кг LL1679 E
2.7k 8 Ω 180W 35W 4.6 кг LL2768 B
2.7k 16 Ω 180W 35W 4.6 кг LL2768 C
3k 4 Ом 125 Вт 25 Вт 2.5 кг LL1623 B
3k 8 Ω 12W 2.2W 0,75 кг LL2766 B
3k 8 Ω 55W 10W 1,4 кг LL1664 -
3k 8 Ω 125W 25W 2,5 кг LL1623 C
3k 16 Ом 12 Вт 2.2W 0,75 кг LL2766 C
3,1k 5 Ом 105 Вт 21 Вт 2,5 кг LL2770
3,1k: 5
3,2 кОм 8 Ом 100 Вт 20 Вт 2,5 кг LL2770 3,1 кОм: 8
3k 16 Ом 125 Вт 25 Вт 2,5 кг LL1623 D
3.3k 4 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL1620 C
3,3 кОм 8 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL1620 D
3,3 кОм 16 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL1620 E
4,5k
4 Ом 105 Вт 20 Вт 2,5 кг LL1679 B
4.5k 8 Ом 105 Вт 20 Вт 2,5 кг LL1679 C
4,5 кОм 16 Ом 105 Вт 20 Вт 2,5 кг LL1679 D
4,6 кОм 8 Ом 45 Вт 10 Вт 2,5 кг LL2752 B
4,6 кОм 16 Ом 45 Вт 10 Вт 2,5 кг LL2752 C
4.7k 5 Ом 100 Вт 20 Вт 2,5 кг LL2769 5 Ом
4,7k 5 и 8 Ом 100 Вт 20 Вт 2,5 кг LL2769 5 + 8 (Elekit)
4,7k 8 Ом 100 Вт 20 Вт 2,5 кг LL2769 8 Ом
5k 8 Ω 40W 8W 1.4 кг LL1663 -
5,5 кОм 4 Ом 320 Вт 60 Вт 4,0 кг
LL1688 C
5,5 кОм 5 Ом 40 Вт 8 Вт 1,4 кг LL1682 -
5,5 кОм 8 Ом 320 Вт 60 Вт 4,0 кг LL1688 D
5,5 кОм 16 Ом 320 Вт 60 Вт 4.0 кг LL1688 E
5,6k 8 Ω 62W 13W 2,5 кг LL1623 B
5,6k 16 Ом 62W 13W 2,5 кг LL1623 C
6k 4 Ω 24W 4W 0,75 кг LL2766 B
6k 4 Ом 125 Вт 25 Вт 2.5 кг LL1620 B
6k 8 Ω 24W 4W 0,75 кг LL2766 C
6k 8 Ω 125W 25W 2,5 кг LL1620 C
6k 16 Ω 24W 4W 0,75 кг LL2766 D
16 Ом 125Вт 25Вт 2.5 кг LL1620 D
6,5 кОм 4 Ом 350 Вт 50 Вт 2,5 кг LL9202 C
6,5 кОм 8 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL9202 D
6,5 кОм 16 Ом 250 Вт 50 Вт 2,5 кг LL9202 E
9k 8 Ом 160 Вт 30 Вт 4.6 кг LL1691 -
9,2k 4 Ом 160 Вт 30 Вт 4,0 кг LL1688 B
9,2k 8 Ом 160 Вт 30 Вт 4,0 кг LL1688 C
9,2k 16 Ом 160 Вт 30 Вт 4,0 кг LL1688 D
9,7 кОм 8 Ом 45 Вт 9 Вт 2.5 кг LL1679 B
9,7k 16 Ом 45 Вт 2,5 кг LL1679 C
10k 4 Ом 160 Вт 30 Вт 4,6 кг LL1691D -
10k 16 Ом 160 Вт 30 Вт 4,6 кг LL1691D -
11к 4 Ом 125Вт 25Вт 2.5 кг LL9202 B
11k 8 Ω 95W 18W 4,6 кг LL2755 -
11k 8 Ω 125W 25W 2,5 кг LL9202 C
11k 16 Ω 125W 25W 2,5 кг LL9202 D
11,5 кОм 8 Ом 62 Вт 13 Вт 2.5 кг LL1620 B
11,5 кОм 16 Ом 62 Вт 13 Вт 2,5 кг LL1620 C
16k 4 Ω - 5W 1,4 кг LL2735F -
16k 8 Ω - 5W 1,4 кг LL2735B -
16k 16 Ω - 5W 1.4 кг LL2735F -
20к 4 Ом 160Вт 30Вт 4,6 кг LL1691E -
20k 8 Ω 160 Вт 30 Вт 4,6 кг LL1691B -
20 кОм 16 Ом 160 Вт 30 Вт 4,6 кг LL1691E -
23к 8 Ом 62Вт 13Вт 2.5 кг LL9202 B
23k 16 Ω 62W 13W 2,5 кг LL9202 C
  • Если вам нужно более легко переключаться между различными импедансами динамиков на наших выходных трансформаторах LL1620, LL1623 и LL1627, этот лист предлагает два разных варианта подключения, при которых вторичная обмотка OPT повторно подключается с помощью только трех перемычек.
  • LL1620CFB_8 и LL1620CFB_25 - это специальная версия LL1620, в которой первичные обмотки разделены для обеспечения катодной обратной связи (8% и 25%).
  • Трансформаторы 2,5 кг и 1,4 кг, указанные выше, доступны с С-образными сердечниками из аморфного железа. Мы ожидаем, что все параметры применения для аморфного сердечника и сердечников из кремниевого железа будут аналогичными, за исключением того, что способность обработки сигналов аморфных сердечников немного меньше.

С чисто инженерной точки зрения мы не можем оправдать достаточно высокую цену наших ОПТ с аморфным сердечником. Но на самом деле мы получили много похвал за их качество звука, например, за этот отчет.

При рассмотрении вопроса об испытании трансформатора с аморфным сердечником имейте в виду, что они, как говорят, требуют гораздо более длительного перерыва в работе, чем обычно требуется для сердечников с кремний-железным сердечником.

Что дело с брендами трансформаторов и обновлений - кастомные усилители Carl

Если вам нравятся усилители, вы, вероятно, слышали много шумихи о различных трансформаторах. Кажется, что всегда есть человек, который заменяет их трансформаторы и заявляет, что у них внезапно появился волшебный звук.Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой ... но так ли это?

Разные трансформаторы действительно различаются по звуку, но если они настроены на одни и те же характеристики, различия в тоне очень незначительны. Однако многие более дешевые трансформаторы звучат менее тонко, потому что они просто иначе намотаны из более дешевых материалов. Подобные трансформаторы часто встречаются в усилителях низкого уровня. Чтобы действительно понять, что происходит, давайте рассмотрим типы трансформаторов и их функции. Зная это, мы можем отделить шумиху от правды.

Силовые трансформаторы:

Силовые трансформаторы обеспечивают питание усилителя. Обычно силовой трансформатор подключается к розетке и преобразует его в напряжение, необходимое вашему усилителю. Силовой трансформатор не находится на пути прохождения сигнала, поэтому он не влияет напрямую на звук, но может влиять на звук. Два силовых трансформатора от разных компаний с одинаковыми характеристиками работают одинаково и одинаково звучат! Главное - надежность. Действительно хорошо построенный трансформатор прослужит дольше и будет надежным.

Есть много компаний, которые используют дешевые силовые трансформаторы в младших моделях - трансформаторы плохо сделаны или не соответствуют спецификациям. Fender Blues Junior - хороший тому пример. Неисправный силовой трансформатор вызывает дополнительное провисание источника питания, поскольку он не может справиться с потребляемым током силовых ламп при больших объемах. Это может сделать низкие частоты усилителя мягкими. Такие устройства, не соответствующие спецификациям, могут взорваться. Вы же не хотите экономить на силовом трансформаторе!

Другая возможность - использование силового трансформатора с завышенными характеристиками.Это обеспечивает долгий срок службы и хорошее регулирование мощности. Используя силовой трансформатор с достаточной мощностью, вы можете улучшить регулировку источника питания усилителя.

Дроссели:

В некоторых усилителях используется небольшое индуктивное устройство, называемое дросселем. Это не трансформер, но похоже на него. Дроссель в основном сглаживает пульсации источника питания, чтобы предотвратить гудение. Опять же, это не влияет на звук, если дроссели имеют такие же номиналы. Здесь вам нужны качественные материалы, но они не на пути прохождения сигнала.

В настоящее время существует тенденция замены резистора в усилителе без дросселя на дроссель как модификацию.Это изменит ощущение, поскольку может изменить импеданс источника питания. Это может быть воспринято как усиление усилителя с плохо отфильтрованной силовой частью. Этой же цели можно легко достичь с помощью большей емкости или активного регулирования. Я бы не рекомендовал это как универсальный мод. Во многих современных усилителях отсутствуют дроссели, чтобы снизить вероятность излучаемого шума, а также из-за достижений в конденсаторной технологии, которые позволяют создавать бесшумные источники питания без дросселей. Этим усилителям дроссель не нужен.В усилителях с классической степенью фильтрации (часто с недостаточной фильтрацией) дроссель очень полезен.

Драйверы реверберации:

В большинстве усилителей с ламповой реверберацией есть преобразователь или драйвер реверберации. Задача этого трансформатора - подавать сигнал в резервуар реверберации. Поскольку сигнал проходит через него, вам нужен высококачественный трансформатор.

Выходные трансформаторы:

Это действительно важный. Выходной трансформатор в основном передает сигнал от ламп на ваш динамик.Это самый важный трансформатор в любом усилителе, и он действительно имеет значение! Через него проходит весь ваш звук. Качество обязательно, но есть и другие факторы.

Разные трансформаторы намотаны по-разному. Обычно гитарные усилители имеют либо прямые, либо чередующиеся обмотки. Прямая намотка дешевле в производстве и звучит иначе. Это не обязательно хорошо или плохо, но просто другое. Существуют разные стили чередующихся обмоток, которые также имеют разные звуки.Они могут различаться по типу материала, из которого изготовлены ламинаты, и по качеству используемой меди. Опять же, высококачественные материалы - это то, что вам нужно. Чем сложнее будут чередующиеся обмотки, тем дороже будет производить трансформатор.

Некоторые люди будут судить об усилителе по размеру выходного трансформатора, но это дело вкуса. Некоторые конструкции звучат лучше с небольшим выходным трансформатором, в то время как другие - лучше с более крупными трансформаторами. Выходной трансформатор большего размера будет иметь более широкую частотную характеристику, вырабатывать больше мощности и, следовательно, иметь больший запас по мощности.Выходной трансформатор большего размера стоит дороже, и, как правило, выходной трансформатор в гитарных усилителях имеет меньший размер. Для разработчика выбор типа выходного трансформатора всегда должен быть связан с тональностью, но многие производители выбирают небольшой трансформатор из соображений экономии.

Выходные трансформаторы имеют разное сопротивление первичной обмотки. Лампы довольно гибкие, поэтому спецификации трансформаторов тоже могут быть такими. Например, Deluxe Reverb использует первичный импеданс 6,6 кОм, а 5E3 Tweed Deluxe - 8 кОм.Эти два импеданса обмотки звучат немного по-разному и производят разную выходную мощность. Опытный дизайнер тщательно подбирает импеданс в соответствии с желаемыми звуками и мощностью.

Качественные материалы очень важны, поскольку при нажатии на усилитель возникает нагрузка на выходной трансформатор. Дешевые трансформаторы более подвержены выходу из строя.

Наконец, продолжаются споры о том, дает ли бумажная шпулька какое-то преимущество перед современными нейлоновыми шпульками. Короче нет.Шпулька должна быть инертной. Любители винтажа часто путают предмет, но другие факторы, перечисленные выше, определяют звук, а не шпульку.

Так что насчет брендов?

Есть несколько различных брендов, самые известные в США: Weber, Heyboer, Classic Tone, Hammond и Mercury Magnetics. Есть также много производителей, у которых нет именных торговых марок. Они производят трансформаторы для разных строителей или компаний, продающих трансформаторы в розницу.

Трансформаторы Weber:

Трансформаторы Weber производятся за границей (под этим я подразумеваю Китай или другие регионы Дальнего Востока для парня, который продолжает писать мне по электронной почте о том, что я не уважаю трансформаторы европейского производства, которые обычно очень высокого качества) и дешевле, чем у других брендов.На самом деле они звучат нормально для моих ушей. Они разумны по цене, имеют широкий выбор и полезные функции. Я видел, как несколько силовых трансформаторов выходили из строя за эти годы, поэтому будьте осторожны, чтобы убедиться, что модель, которую я использую, превышает спецификации усилителя. Тем не менее, я думаю, что в США преобразователи выходных сигналов и драйверов реверберации действительно звучат немного яснее и резче. В целом это бюджетные единицы.

Heyboer:

Я использовал много трансформаторов Heybeor, и это хорошие трансформаторы американского производства.Звучат великолепно! Trainwreck (для части их производства) использовал их, а Dr.Z Amps использовал Heyboers, как и многие другие строители высокого класса. Поскольку Heyboer никогда не продает отдельные трансформаторы напрямую, публика обычно получает их через поставщика. Их продают Weber, Tube Depot и Mojotone.

Hammond:

Эти трансформаторы сделаны в Канаде и отличаются высоким качеством. Я бы без колебаний купил усилитель с Hammond Transformers. Они существуют уже давно и используются в усилителях Traynor, которые имеют репутацию надежных.Я использовал их в своих усилителях и считаю, что они очень хороши и очень хорошо сконструированы. Силовые трансформаторы особенно полезны благодаря их высокому номинальному току накала, что дает больше возможностей для замены трубок.

Classic Tone Transformers:

Примечание. Компания Classic Tone and Marvel вышла из бизнеса.

Я часто использую в своих сборках классические преобразователи тонов. Они действительно хорошо звучат и очень хорошо построены. Они очень хорошо построены и имеют хорошее соотношение цены и качества.Дочерняя компания Classic Tone, Marvel Electric, также производит трансформаторы для различных онлайн-поставщиков. Это также высококачественные устройства, такие же, как и их собратья Classic Tone.

Mercury Magnetics:

Это то, о чем говорят. Они отличные трансформеры, но по своим функциям и звучанию не лучше, чем Classic Tones, Heyboers или Hammonds для моих ушей. Также используются более современные пластиковые шпульки. Многим они нравятся, и звук очень хороший, как и качество. Их использование в 3-5 раз дороже, и их трудно оправдать, если только вы не заменяете труднодоступную модель.Я использую Mercury Magnetics по запросу или для замены труднодоступного трансформатора, потому что Mercury предлагает широкий выбор необычных винтажных замен шариков.

Другое:

Существуют и другие производители трансформаторов. Pacific Transformers производит отличные трансформаторы для OEM-производителей и поставляет усилители Trainwreck на части их производства. Есть и другие, которые тоже хорошо работают. Мое эмпирическое правило заключается в том, что американские, канадские или европейские бренды, как правило, довольно хороши, но зарубежных трансформаторов лучше избегать.Однако из этого есть исключения. Со временем отечественные поставщики, вероятно, начнут производить продукцию за границей, а зарубежные производители, вероятно, вытеснят некоторых отечественных производителей по мере повышения их качества. Уже сейчас у многих компаний-производителей трансформаторов есть заводы в разных странах и схожее качество.

Если вы судите об усилителе просто по марке трансформаторов в нем, вы оказываете себе медвежью услугу. Трансформаторы важны для тона, но не из-за названия бренда. Вместо этого это связано с выбором трансформаторов в зависимости от схемотехники.Трансформаторы просты в изготовлении, и многие компании производят качественные трансформаторы. Качество очень важно, но шумиха - только прибежище для малообразованных или малоопытных.

Разработчику усилителя с соответствующими знаниями и опытом не придется полагаться на торговые марки и ажиотаж, чтобы получить отличный звук. Хороший разработчик усилителей может создать отличный усилитель с трансформаторами разных производителей, поскольку он будет использовать разумный выбор трансформатора (характеристики, размер, качество и т. Д.) И иметь возможность настроить схему для наилучшего звучания.Независимо от марки трансформаторов, если усилитель имеет плохо спроектированную схему, он будет плохо звучать.

Если вы рассматриваете замену трансформаторов в качестве обновления, вам следует свериться со схемой и узнать, почему и будет ли это обновление достичь ваших целей. Если вы не можете правильно ответить на этот вопрос, обратитесь за помощью к эксперту. Не полагайтесь на размер выборки одного эксперимента на интернет-форумах для просвещения или рекламы компаний-производителей трансформаторов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *