Самодельный ламповый усилитель

В далёком 2010 я заинтересовался ламповыми усилителями и стал проводить эксперименты с макетами различных схем. Замер спектра гармоник ламповых каскадов меня удивил - в основном выделялись 2-я и 3-я гармоника вместо длинного хвоста гармоник транзисторного усилителя! Во время поисков выявилось несколько подводных камней, отложивших сборку аппарата на два года, но собранный и отлаженный макет усилителя для наушников меня очень порадовал своим звучанием! Решено было собирать ламповый усилитель по схемотехнике макета, для расчётов специально были написаны программы расчёта выпрямителя с емкостным фильтром и лампового каскада.

Сам усилитель построен на каскадах с динамической нагрузкой с непосредственной связью - "Лофтин-Уайт", переработанный по "модной" схемотехнике.

Схема усилителя показана на рисунке:

На лампах VL1 (VL2) построен предварительный каскад, одна половина лампы используется как динамическая нагрузка. Выходной каскад построен на лампах VL5.1VL6.1 (VL5.2VL6.2), динамические нагрузки разных каналов построены на половинах одной лампы VL5. Подогреватель лампы VL5 для защиты от пробоя промежутка катод-подогреватель питается от отдельной обмотки и находится под положительным потенциалом. Схемотехника усилителя с непосредственной связью на каскадах с динамической нагрузкой имеет недостаток - режим нижней лампы VL6.1(VL6.2) жёстко задаётся катодным резистором R14 и нужно подбирать сопротивление резистора R15 для подбора режима верхней лампы VL5.1(VL5.2).

Лампы VL3 (VL4) используются для индикации уровня выходного сигнала, на лампе VL7 собран детектор выходного напряжения для индикаторных ламп. Г-образный фильтр R9C1C2 развязывает каскаду усилителя по питанию. Начала первичных обмоток выходных трансформаторов подключены непосредственно к катодам ламп VL5.1(VL5.2), концы - к общему проводу через разделительные конденсаторы С11, С12.

Схема блока питания показана на рисунке:

Напряжение сети подаётся на трансформатор через сдвоенный выключатель S1 и плавкий предохранитель FU1. Предохранитель FU1 также служит переключателем напряжения сети - усилитель может работать как от ~ 220 В так и от ~ 380 В.

Суммарное напряжение с обмоток 0-90 В 0-250 В через импульсный дроссель L1 подаётся на мостовой выпрямитель VD1 - VD4. Как показали мои расчёты, пиковый ток выпрямителя с емкостным фильтром при предельном 20% размахе пульсаций десятикратно превышает средневыпрямленный - выпрямитель является мощным источником помех! Поэтому при постройке усилителя самое пристальное внимание было уделено снижению помех выпрямителя - диоды VD1 - VD4 зашунтированы конденсаторами C1 - C4, а питается выпрямитель через дроссель L1, сглаживающий импульсы тока при открывании диодов. Кроме того, выпрямитель нагружен на конденсаторы C5, C6 минимальной ёмкости. После конденсаторов С5, С6 стоит Г-образный фильтр C12C13L2, положительнное напряжение с блока питания поступает на каналы усилителя через развязывающие резисторы R14 и R15. Для индикации анодного напряжения служит газоразрядная лампа HL1 зелёного цвета.

Для защиты ламп от постоянного напряжения во время разогрева катодов в разрыв отрицательного полюса блока питания включена схема задержки подачи питания на полторы минуты. Схема задержки питания построена на высоковольтном полевом транзисторе VT1, задержка формируется цепью R9R10C10, для подавления помех установлены конденсаторы С9 и С10.

Обмотки накала шунтированы делителями R1R2, R3R5, средняя точка делителя R1R2 соединена с общим проводом, для защиты промежутка катод-подогреватель лампы VL5 на среднюю точку делителя R3R5 подётся половина напряжения блока питания с делителя R4R6, для подавления фона стоят конденсаторы С1 и С2.

Выходные трансформаторы намотаны на сердечнике УШ16х24 с толщиной пластин 0,35 мм, магнитопровод собран без зазора. Обмотки трансформаторов секционированы, первичная обмотка - 3 секции по 1000 витков ПЭВ-2 0,1 мм, вторичная обмотка - 3 секции по 85 витков ПЭВ-2 0,5 мм, секции чередуются при намотке, изоляция - два слоя кабельной бумаги, секции первичной и вторичной обмоток соединены последовательно. Секционирование обмоток трансформаторов с чередованием секций позволяет существенно снизить индуктивность рассеяния и расширить частотный диапазон усилителя.

Детали и конструкция. Все постоянные резисторы до 2 Вт МЛТ, от 7,5 до 10 Вт - ПЭВ, переменные резисторы - СП-1. Конденсаторы С11 - МБГО-1, С12 - К78-2, остальные неполярные конденсаторы - К73-17, все оксидные конденсаторы - К50-35 либо аналогичные импортные.

Трансформатор Т1 - промышленный с двумя раздельными обмотки для накала ламп и выходными обмотками на 65 В и 250 В, обмотка на 65 В домотана до 90 В проводом ПЭВ-2 0,2 мм. Помехоподавляющий дроссель L1 намотан на броневом сердечнике Ч22 М200НМ с зазором между чашками 1 мм, обмотка проводом ПЭВ-2 0,5 мм до заполнения каркаса. Дроссель фильтра L2 намотан на броневом сердечнике Ч30 М2000НМ с зазором между чашками 0,5 мм проводом ПЭВ-2 0,2 мм до заполнения каркаса ~ 1400 витков.

Внешний вид усилителя показан на фото:

Корпус усилителя изготовлен из 0,5 мм оцинкованной стали, швы пропаяны, трансформаторы дополнительно закрывает экран, изготовленный также из 0,5 мм оцинкованной стали. Детали корпуса сверху загрунтованы автогрунтовкой, окрашены автоэмалью, затем покрыты также автомобильным лаком.

Разъёмы, органы управления и ламповые панельки размещены в отверстиях на стенках корпуса, трансформаторы на верхней крышке корпуса, остальные детали расположены внутри корпуса и соединены навесным монтажом:

Прослушивание испытания усилителя дали неоднозначный результат. Программа могла рассчитать только режимы ламп и первоначальная оценка мощности оказалась завышенной! Итоговая мощность усилителя на нагрузке 8 Ом составляла около 0,25 Вт на канал, при этом выходное сопротивление усилителя оказалось тоже на уровне 8 - 10 Ом. Тем не менее, мощности усилителя оказалось вполне достаточно для озвучивание жилой комнаты при использовании доработанных 35АС-109. Измерение частотной характеристики дали неожиданный результат - полоса пропускания усилителя на активную нагрузку в 8 Ом по уровню -3 Дб (0,7 по напряжению) оказалась в диапазоне 30 Гц ... 35 кГц! При снижении частоты до 25 Гц начиналась искажаться форма сигнала, а выше 35 кГц быстро падал выходной уровень. Такой результат не в первую очередь обязан выходным трансформаторам с чередованием секций обмоток.

Этот усилитель работает не первый год... и как-то не возникает желания собрать новый аппарат - а это значит, что конструкция получилась удачной.

Сайт работает на микрокомпьютере