Mám postavit lampový zesilovač? Samozřejmě alespoň zjistit, co je to za slavný „elektronkový zvuk“. Kdo si ho neumí postavit sám, koupí si ho v obchodě nebo si objedná individuální projekt. Ale všechny zesilovače znějí jinak. Díky úsilí tisíců audiofilů byly nastíněny způsoby, jak postavit lampové zesilovače, které mají vynikající zvuk. Výsledky svých experimentů neskrývají, vydávají časopisy (např. „Věstník A.R.A.“), kde publikují úspěšná (a ne tak úspěšná!) obvodová řešení se zaměřením na vzácné nebo velmi drahé součástky a materiály. Teoretickým otázkám je v těchto publikacích věnována mnohem menší pozornost, více se „předvádějí“. Doporučuje se vybrat každý prvek zesilovače a poslouchat, poslouchat! A nyní, šílený z rad a poslechu, čtenář už běží na trh a hledá kondenzátory za 100 dolarů za kus nebo transformátor za 500 a doufá, že s jejich pomocí uslyší slavný „elektronkový zvuk“.
Podnikaví lidé začali vyrábět nejrůznější elektronkové zesilovače a KITy (sady dílů) pro potřeby hladovějících. Továrny vyrábějící elektrická vakuová zařízení opět vyrábějí přímo žhavené triody (2S4S, 6S4S, 300V atd.). Jsou zveřejněny zajímavé zprávy: členové „Společnosti pana Sakumy“ (japonští audiofilové) ignorují zesilovače, pokud jsou jejich náklady nižší než 10000 XNUMX dolarů. Stručně řečeno, názor, že „trubkový zvuk“ je dobrý, je pevně zaveden! A za velké peníze – ještě lépe!
Jak jsou na tom zesilovače ve zvuku? Samozřejmostí je poslech hudebních nahrávek: desky, CD, kazety. V tomto případě musíte neustále přepínat několik kabelů, což nějakou dobu trvá. Vzhledem ke krátkodobé povaze hudební paměti už srovnání není tak spolehlivé. Mnohem lepší je zapojit zdroj signálu do vstupů obou zesilovačů a jejich výstupy přepnout do reproduktorů pomocí výkonného přepínače.
Blokové schéma takové poslechové cesty je znázorněno na obr. 1 (pro jednoduchost je znázorněn jeden kanál).
Zde je zdroj informací a reproduktory stejné pro oba zesilovače. Pomocí regulátorů RP1 a RP2 se nastavuje stejná hlasitost zvuku akustických systémů (AS) v různých polohách přepínače SA1. Indikátor hladiny PV1 nemusí být přítomen, ale je lepší, když je použit. Schéma je jednoduché a přehledné.
Pokud však porovnáme zesilovače s různou výstupní impedancí, jsou chyby ve vyhodnocení zesilovačů nevyhnutelné. Co se děje? Faktem ale je, že reproduktory mají zpravidla frekvenčně závislý vnitřní odpor Z. Obrázek 2 ukazuje přibližnou závislost Z na frekvenci pro dvoupásmový reproduktor. Bassreflex na nízkých frekvencích má dva vrcholy místo jednoho, ale to nic nemění na podstatě věci. Pokud je reproduktor třípásmový, pak může být v charakteristice Z(f) více „hrbů“. RE – odpor reproduktoru při stejnosměrném proudu, je přibližně roven „nominálnímu“ odporu reproduktoru, tzn. Znom = (1,2, 1,3) RE. Nejčastěji se používají reproduktory s nominální impedancí 4 nebo 8 ohmů. Audiofilové milují 12- a 16-ohmové reproduktory pro kino pro jejich vysoký výkon. Hrby na charakteristice Z=Z(f) mohou být 2krát nebo vícekrát větší než Znom.
Obr.2. Přibližná závislost Z na frekvenci pro dvoupásmový reproduktor
Je zcela zřejmé, že při různých výstupních impedancích zesilovačů Rout a stejné EMF na jejich výstupech, napětí na AC se bude lišit, protože Rout a Z tvoří dělič napětí. Pokud výstupní impedance zesilovačů nejsou stejné a mohou být i frekvenčně závislé, pak budou reproduktory znít jinak. To je patrné zejména při srovnání elektronkových zesilovačů bez zpětné vazby [1] a tranzistorových zesilovačů, které mají zpravidla hlubokou negativní zpětnou vazbu. V prvním případě Rout = 2 Ohm, ve druhém – Rout = 0,1. 0,01 Ohm.
Elektronkový zesilovač zdůrazní ty frekvence, při kterých se Z zvyšuje. A skutečně, basy a výšky mu zní „lépe“. Pokud je frekvence úseku mezi LF a HF (fsekce) v reproduktoru spadá do oblasti 3 kHz a při této frekvenci je „hrb“, lépe pak znějí smyčcové nástroje a hlasy sólistů. Závěr sám napovídá, že frekvenční charakteristika vnitřního odporu reproduktoru by měla mít co nejmenší nelinearitu (ideálně vodorovnou přímku), aby bylo možné porovnávat dva různé zesilovače.
Umělým zvýšením Rout pro zesilovač s nízkým vnitřním odporem zahrnutím sériového rezistoru Rд (obr. 3), získáme stejné provozní podmínky pro reproduktory.
Tyto úvahy byly ověřeny v praxi a plně potvrzeny. Byly porovnány dva stereo zesilovače. První je elektronka, jednocyklová, využívající výbojky 6N23P a 2S4S, podle obvodu Loftin-White bez OS. Jeho hlavní parametry: Rout ~ 3 Ohm, Rout ~ 3 W, ∆f = 12 Hz. Výstupní transformátory zesilovače jsou vyrobeny z ocelových jader typu 40000, S = 3409 cm15, δ = 2 mm, l3 = 0,3 mm. Druhý je tranzistorový s OOS, Rout ~ 0,01 Ohm, Rout = 50 W, ∆f = 5. 150000 Hz.
Nutno říci, že tento jednokoncový elektronkový obvod na elektronce 2AZ (2S4S) je mezi audiofily považován téměř za „vzorový“ UMZCH. Je pravda, že také stanoví další podmínky (speciální dráty, speciální pájka atd.). Jeho zvuk je opravdu dobrý: ostrý přední (útok), skvělá průhlednost. Smyčcové a bicí nástroje „Through it“ zní nádherně.
Tranzistorový zesilovač byl postaven v souladu s úvahami nastíněnými autorem v [2]. Doba pro vytvoření přechodové odezvy na chybu 0,01 % nepřesáhne 10 μs (při aktivním odporu zátěže).
V experimentech byly použity třípásmové reproduktory o jmenovitém výkonu 70 W. Bassreflex je nastaven na frekvenci 25 Hz, frekvenční charakteristika Z je uvedena v tabulce:
| f, kHz | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 15 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Z, Ohm | 30 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 8 | 12 | 12 | 10 | 8 |
Porovnání zesilovačů bylo provedeno u Pout = 3 W. Frekvenční odezva napětí na AC svorkách na Rout = 2 Ohm získává nárůst (až 3 dB) na LF a HF v souladu se zvýšením Z. Bez Rд tranzistorový zesilovač zní sušší, ale jakmile se zapne Rд = 2,2 Ohm, jeho zvuk se nijak (zdůrazňuji – nic!) neliší od zvuku elektronky Loftin-White. Zvu ty, kteří to chtějí vidět na vlastní oči.
Když už jsme mluvili o vstupní impedanci reproduktorů, přejděme k výstupní impedanci zesilovače. Jak již bylo řečeno, má velký vliv na kvalitu zvuku. Pojďme se tedy podívat, jak to změřit. Existuje několik metod, ale my se zaměříme na tu definovanou v GOST 23849-87 [3]. Tato metoda je založena na průchodu sinusového proudu výstupními svorkami zesilovače a měření úbytku napětí na jeho výstupním odporu Zi (obr. 4). Směr proudu I na obrázku je znázorněn konvenčně (od generátoru k zátěži). Tento obvod není určen k měření záporného Zi. Zde je R1 aktivní odpor rovný jmenovitému zatěžovacímu odporu pro daný UMZCH. Musí mít dostatečný výkon, protože jím prochází slušný proud (jen 3x menší než maximální). Úbytek napětí na něm, měřený voltmetrem PV2, by měl být o 10 dB (3,16krát) menší než jmenovité výstupní napětí zesilovače. Generátor AF musí být také poměrně výkonný (například G3-109).
Obr.4. Obvod pro měření výstupní impedance zesilovače Zi
Druhý kanál stereo zesilovače nebo jakýkoli jiný UMZCH s dostatečným výkonem lze použít jako zesilovač pro vytvoření požadovaného proudu. Pokud má testovaný zesilovač například Pnom = 50 W, Znom = 4 Ohm, pak je vyžadován proud I = 1,1 A. Výstupní odpor Zi = R1*U1/U2,
který je zcela založen na Ohmově zákoně.
Vstup zesilovače může být zkratován, ale je lepší nahradit propojku rezistorem, jehož hodnota se rovná odporu zdroje signálu. Měření Zi se provádějí při frekvenci 1 kHz.
Tento obvod nám při vší své jednoduchosti umožňuje odhalit další tajemství „elektronkového zvuku“. Voltmetr PV1 je pak potřeba vyměnit za citlivý osciloskop a změnit frekvenci generátoru AF z 20 Hz na 100 kHz.
U elektronkového jednokoncového zesilovače bez zpětné vazby pracující ve třídě A uvidíme napětí U1 v podobě čisté sinusovky v celém pracovním frekvenčním pásmu. Zesilovače pracující ve třídě AB, zejména ve třídě B, a pokryté zpětnou vazbou, mohou značně zkreslit tvar sinusového proudu protékajícího Zi. To naznačuje, že Zi je nelineární.
Pro drtivou většinu tranzistorových zesilovačů to platí. Navíc na nejnižších frekvencích může být napětí U1 sinusové a při zvyšování frekvence dochází ke zkreslení a při frekvencích 20 kHz nebo více může být zkreslení velmi velké, až zdvojnásobení frekvence. A pokud harmonické zkreslení takového zesilovače změříte běžnou metodou, může být docela malé, například jen 0,01 %.
žádný Zveřejněno: 2005 0 0
Odměna, kterou jsem nasbíral 0 0
Kvůli zvýšené popularitě lampového zvuku se mnozí vrhli na stavbu lampových zesilovačů. Ale i když jsou logické jednotky méně náročné, pokud jde o režimy a základnu prvků, po sestavení je stále třeba nakonfigurovat s ohledem na některé funkce.
Pozornost! Napětí v anodových obvodech může být životu nebezpečné. Před zásahem odpojte zařízení od napětí, vybijte vyhlazovací kondenzátory, provádějte práce nářadím se spolehlivou elektrickou izolací a v případě nutnosti práce pod napětím zajistěte přítomnost osob schopných poskytnout Vám první pomoc při úrazu elektrickým proudem.
Stejně jako u jakéhokoli jiného řídicího systému by mělo být testování a nastavení prováděno od „ocasu“ po „hlavu“. Začneme 1-cyklovým obvodem (obr. 1).
Něco podobného jistě každý nasbíral na úsvitu svého koníčka.
Nastavení koncového stupně.
Začněme tedy výstupní fází. Odebereme C7 z obvodu a zvážíme kaskádu na VL2.
1. Je slyšet brum o frekvenci 50 Hz.
1-1. Problém s BP.
Kapacita kondenzátorů ve vyhlazovacím filtru nebo indukčnost induktoru je nízká. Obvykle se používají elektrolytické kondenzátory, které časem ztrácejí kapacitu – „vysychají“. Měli byste začít s kondenzátorem nejblíže k usměrňovači. Je také možné, že samotný obvod usměrňovače neodpovídá spotřebě proudu. Doporučuji můstkové usměrňovače – jejich kondenzátory jsou téměř 2x menší než v jiných obvodech.
1-2. Po řetězu mřížky je vedení.
R9 můžete trochu snížit, ale čím menší je změna, tím lépe, protože v takovém obvodu to povede ke snížení vstupní impedance kaskády a zhoršení frekvenční charakteristiky.
Pokud je to možné, je lepší stínit všechna signální vedení. Zejména z C7 do řídicí sítě VL2.
Dalším možným důvodem může být nadměrný odpor R10. Mělo by se však vybírat s extrémní opatrností, protože jeho výběr ovlivňuje stejnosměrný režim jeviště a může vést ke zvýšení nelineárních zkreslení.
1-3. Kapacita C8 je malá. Je třeba vyměnit nebo sladit. Mějte však na paměti, že nadměrná kapacita bude mít za následek RF ztráty.
2. Je slyšet hluk.
Zde byste měli určit tón šumu „hnědý (růžový)“ nebo „bílý“. Ukázky přikládám v archivu.
2-1. V případě nízkého hluku musíte zkontrolovat kondenzátory v anodových a katodových obvodech (stejně jako další reaktivní prvky, pokud existují). Jedná se o tzv lokální zpětné vazby (dále jen OS. OOS – negativní zpětná vazba – protifázový signál ve vztahu k pracovnímu signálu, POS – pozitivní zpětná vazba – common-mode signál), které omezují zesílení, ale zároveň potlačují šum, nelineární zkreslení a sebebuzení. Nemusí odpovídat deklarovaným parametrům, chybět nebo mít chybějící kontakt (špatně připájený). Je také možné, že se spletl samotný vývojář obvodu (většinou jsou takové prvky označeny „*“, tj. prvek je třeba vybrat).
2-2. Vysoký („bílý“) šum se objeví v důsledku poruchy lampy nebo stejného chybějícího kontaktu. Nespěchejte s výměnou lampy hned. S největší pravděpodobností se jedná o zoxidovanou zásuvku. Je lepší ho umýt něčím neutrálním nebo vyměnit. Zpracování brusnými nástroji může vést k opačným výsledkům. Fyzika tohoto procesu je zcela jasná: při volném kontaktu mezi kolíky a objímkou dochází k jiskrovým výbojům a ozón, který se v tomto případě tvoří, oxiduje oba povrchy ještě aktivněji. Zdroj problému můžete určit kliknutím na lampu prstem. Šustění znamená poruchu zásuvky, zvonění poruchu svítilny. Pokud tato metoda nefunguje, dočasně vyměňte lampu a zkuste to znovu.
2-3. Příčinou jakéhokoli šumu může být také nadměrný odpor obvodu anoda-katoda. Začněte vybírat R10 (pro začátek v malých mezích, jinak poškodíte lampu a transformátor). Pokud výběr tohoto rezistoru nedává hmatatelné výsledky, nezávidím vám – problém je v režimu DC anodového obvodu. To znamená, že transformátor nesplňuje požadované parametry kaskády. Budete muset buď vybrat jiný transformátor, nebo převinout stávající. Nedej bože, abyste to přežili!
3. Nelineární zkreslení. Jedná se o typ zkreslení, které lze pozorovat jako geometrické změny tvaru vlny na oscilogramu. Podle ucha jsou určovány různými znaky: při nízkých frekvencích se sípání znatelně zvyšuje, při vysokých frekvencích se „sípání“ stává „syčením“. Jak bylo uvedeno, taková zkreslení jsou důsledkem přetížení – nadměrné zesílení, nadměrná úroveň vstupního signálu, posun pracovního bodu atd. Podívejme se na nejtypičtější zdroje.
3-1. Nedostatek/přebytek anodového napětí. To vše vede k posunu pracovního bodu, proto jsou některé půlvlny potlačeny režimem DC lampy. Situace je podobná jako u kroků 2-3. Měli byste pracovat stejným způsobem, ale předtím byste měli zkontrolovat napájecí napětí U. v tichém režimu a za přítomnosti signálu (pokud snížení úrovně vstupního signálu umožňuje odstranit zkreslení, pak koncový stupeň funguje). Ve skutečnosti je v tomto případě nevhodné mluvit o zařízení jako o zesilovači třídy „A“.
3-2. Snížení intenzity. Charakteristiky proudového napětí lampy jsou v tomto případě také daleko od ideálu. To lze snadno ověřit vysláním signálu do špatně zahřáté lampy. Ve skutečnosti to není tak závažný problém. Vše závisí na době připravenosti U. To se může stát i u tranzistorového U., jen tam doba závisí na kapacitě (době nabíjení) vyhlazovacích kondenzátorů.
3-3. Nadměrné vstupní napětí. Mezi vazební kondenzátor C7 a řídicí mřížku VL2 můžete vložit odpor. Přídavný odpor a R9 tvoří dělič, který sníží signál. Tím se změní frekvenční odezva, ale náběh na nízké frekvence lze vyřešit volbou C7 (snížení). R9 má mimochodem jistý vliv i na DC režim, takže jeho volbou lze také dosáhnout požadovaných výsledků.
Příprava přípravných fází. Nyní vraťme C7 na jeho místo a odebereme C2. Tak se získá hotové U, pokryté OS. Celkově je 2. stupeň potřebný pouze pro kompenzaci ztrát v obvodech jemné korekce. Tito. při napětí vstupního signálu 1,5-2V lze 1. stupeň zcela vyřadit. Pro spravedlnost je třeba poznamenat, že každá fáze nevyhnutelně přináší zkreslení a šum a na výstupu se to všechno sčítá. Ve skutečnosti se každý sám rozhodne, kolik fází je potřeba k poskytnutí požadovaného zisku. To, co bylo řečeno výše, platí i pro triody. Zde je úkol dokonce poněkud zjednodušen, protože anoda není zatížena transformátorem, ale běžnou aktivní zátěží – odporem, jehož část lze v případě potřeby nahradit ladícím. Nedoporučoval bych se tím nechat unést, protože zdrojem hluku mohou být i proměnné rezistory (včetně bílého šumu, který mnozí kvůli nezkušenosti připisují hříchům lampy). Nebudeme tedy rozebírat režim kaskády VL1-2 a přejdeme k řídicí jednotce jako celku. Jak je patrné ze schématu, do práce byl zahrnut velmi důležitý okruh – smyčka obecného systému ochrany životního prostředí. Jak víme, fáze OS závisí na tom, ke kterému výstupu sekundárního vinutí je smyčka připojena. Protože rozdíl je 180 stupňů, OS se může stát kladným. Pokud se po zapnutí prudce zvýší hluk nebo pozadí, pak se U stalo generátorem. Než začnete kouzlit na triodě, přeneste obvod OS na jiný terminál sekundárního vinutí (zbývající podle toho přepněte na společný). Smyčka se skládá z R8R11R12. Rezistor v katodovém obvodu VL1-2 je zátěží tohoto děliče. Zpětná vazba zpravidla nemá podstatný vliv na katodový DC režim, ale k tomu musí být splněna podmínka R11+R12>>R8. S pomocí OOS můžete výrazně snížit šum a zkreslení, ale bez fanatismu, protože tohoto efektu je dosaženo snížením zisku, dokud není signál zcela zablokován.
Nyní se podíváme na 2-cyklové zesilovače. Ve skutečnosti se předzesilovač v takových obvodech neliší, ale místo koncového stupně je zde fázový měnič, který rozděluje signál na půlvlny a každou zvlášť zesiluje. Je zcela zřejmé, že DC režim je v takových kaskádách posunut na „-“, což umožňuje maximalizovat kladnou půlvlnu a ignorovat zápornou, která je posunuta o 180 stupňů bassreflexem a je zesílena druhé rameno. V obvodech je to implementováno dvěma způsoby. Obrázek 2 ukazuje způsob, kde trioda je současně invertorem, jako jsou předstupně, a sledovačem katody.
Taková kaskáda je i přes svou zdánlivou jednoduchost poměrně komplikovaná na nastavení. Za prvé je to způsobeno tím, že střídač a opakovač mají různé výstupní odpory a podle toho i různé zatížitelnosti. Pro uvedení takové kaskády do režimu je nutné nejen dosáhnout její symetrie vůči silovým pólům, ale také pečlivě zvolit konstantní napětí na síti (respektive anodové napětí levé triody L2), aby amplitudy oddělených signálů jsou co do velikosti stejné (připomínající činnost Maxwellova kyvadla), ale samotný bassreflex neopustil lineární režim. Následky nerovnováhy FI posuďte sami. Můj subjektivní názor je, že Bůh tomu žehnej, s jednoduchostí, aby se zbavili takových potíží a lampy navíc, to není škoda. Další možností je, když FI sestává ze 2 konvenčních kaskád se společnou katodou (obr. 3).
Levá trioda L1 otočí fázi o 180 stupňů. a přenáší na druhou triodu a spodní protifázovou pentodu. Pravá trioda otočí fázi o dalších 180 stupňů (vrátí se do původního stavu) a předá ji společné pentodě. Kromě popsaných operací s kaskádami s jedním zakončením musíme pouze zvolit vstupní dělič pravé triody, aby byly amplitudy anodových signálů stejné.
Pokud jde o lampy, je to pravděpodobně ono. V příštím článku se budeme zabývat polovodičem UMZCH. Otázky probereme na fóru.
S pozdravem Pavel A. Ulitin. Chistopol (Tatarstán).
V článku jsou použity ilustrace z knihy R. Svorenya „Zesilovače a rádiové jednotky“ (1965)
