Еднотактни лампови усилватели "Single-ended"



Еднотактен лампов усилвател с лампа 4П1Л.

Отдавна не бях писал в сайта, защото това лято бях доста зает.
Вниманието ми беше ангажирано с пререботването на един усилвател, който закупих много изгодно.
Освен това се наложи за него да изработя и нов RIAA коректор, за да бъдат в тандем.
Нека първо започна поред - с усилвателя:
Усилвателят е с изходна лампа 4П1Л, към която отдавна бях мераклия!
В мазето имам над 20 бройки от нея и ми беше стара мечта да я използвам за един нисковатов усилвател.
Вече съм над 50 годишен и отдавна съм разбрал, че не е необходимо да имаш висока мощност за да получиш добро качество!
За слушане на музика и 1 ват е достатъчен!
Затова когато видях, че усилвателя се продава в "bgaudio" - реших да го взема.
Какви бяха съображенията ми за това?
Освен че беше направен грамотно, усилвателят имаше следните достойнства:.

1. Хубава дървена кутия от марково дърво - страничната рамка е от "жатоба", а горният панел е компилация от ясен и орех.
Размерите на кутията са: 70 х 260 х 365 мм.
2. Междукаскадни трансформатори (1:1) със сечение 10,5 кв.см и размери Ш32 х 36, според Коцето - добре секционирани с Rтов.= 12 Kom.
3. Входящи трансформатори (1:1) - английско производство.
4. Изходящи със сечение 7,5 кв.см и размери Ш20 х 40 (уширен прозорец) от хубаво руско желязо, с Rтов. = 4,9 kOm - което за 1 W изх. мощност си е предостатъчно.
5. Филтриращи кондензатори "Black Gate" и "Mundorf" в захранващия блок.

Всъщност цялата концепция на усилвателя, беше добре замислена:
Входящ трансформатор - драйвер 6Ж4 - междукаскаден трансформатор - крайна лампа 4П1Л - изходящ трансформатор - говорител.
Пътят на сигнала е без прехвърлящ кондензатор!
Всичко това представляваше идеална основа за реализиране на отколешната ми мечта!

Последва пълно разглобяване на усилвателя, и контролно измерване на муждукаскадните и изходните трансформатори, чийто параметри се оказаха добри.
Все пак реших да подобря още малко параметрите им.
За целта междукаскадните и изходните трансформаторите бяха разглобени, ламелите им баха лакирани тънко с лак от едната им страна и след това сглобени отново.
Последва почистване с шкурка на металните капаци, смяна на шпилките, гайките, стягане, боядисване и лакиране.
Кутията беше също ремонтирана - бяха `и пробити допълнителни отвори за още един чифт входящи RCA конектори, за потенциометър за усилване, за превключвател на входовете и отвори за нови допърнителни филтриращи кондензатори.
След това беше шлифована, нанасени `и бяха надписи със ситошаблон, последва ново лакиране и след добро изсъхване на лака страниците и бяха полирани.

Вижте снемки на усилвателя след преработката, отвън и отвътре:

Общ изглед на усилвателя с 4П1Л. Поглед отстрани на силвателя с 4П1Л.

Лицевата страна на усилвателя с 4П1Л. Поглед отзад на усилвателя с 4П1Л. Поглед отгоре. Кенотронът AZ1 и двата кондензатора Mallory.

Усилвателят с 4П1Л отвътре. Последва промяна в схемата и режимите на лампите:

1. Анодното напрежение беше повишено с 10V.
2. Бяха монтирани още 2 бр. допълнителни филтриращи дросели.
3. Допълнителни филтриращи маслени кондензатори "Mallory", бяха добавени в анодната верига на драйвера.
4. Промених входния кръг на усилвателя, чрез добавяне на допълнителни входящи RCA конектори и монтиране на превключвател на входовете.
Единият чифт конектори (през входящите трансформатори) щяха да се използват за вход на CD, а другият за вход на RIAA коректора.
5. За регулиране на усилването беше монтиран моторизиран потенциометър ALPS с дистанционно управление.
Регулирането на силата на звука е реализирано по схемата на така нареченият "L атенюатор".
6. Опростено беше подаването на преднапрежение на драйверите, чрез премахване на една от двете батерии от 3V.
Преднапрежението и на двата драйвера за ляв и десен канал, сега се задава само чрез една батерия.
7. Опроводяването на усилвателя, в по-голямата си част беше сменено.
8. Сменени бяха лампите и усилвателят беше настроен отново.

Поглед отдолу към входящите трансформатори. Катодните резистори и кондензатори. Всичко това доведе до появата на един почти нов и различен усилвател.
Звукът във високите честоти се избистри, а средите станаха още по-ясни.
Чува се, че има сериозен потенциал независимо, че мощността му е само 1 W.
В момента слушам музика основно с него и не мога да му се нарадвам.
Колкото повече го слушам - толкова повече ми харесва!
4П1Л се оказа, че има огромен потенциал и музикалност!
Според мен е достоен конкурент на 6С4С и 2А3!
С изключение на по-малката мощност в сравнение с тях, средите и гласовете се възпроизвеждат по-реално!
Тук може да видите схемата на усилвателя.

Литиева батерия от 3V за преднапрежението на 6Ж4 Поглед към долния капак с тампоните. А ето и някои от измерените параметри:

- Pизх. = 1 W - номинална изходна мощност, при Rизх. = 8 Om и Uвх. = 0,45V.
- Честотна лента: 30 Hz - 32000 kHz при (- 3dB) и THD = 2,6% на пълна мощност.

Ограничението отдолу на (30 Hz) идва основно от драйвера 6Ж4, който в триоден режим има Ri около 5 kOm.
При използването на по-нискоомен драйвер, резултатите биха били още по-добри.
На мен обаче звукът на 6Ж4 в комбинация с 4П1Л ми харесва и засега нямам желание за промяна на този вариант.

Модифициране на усилвателя.

След двегодишно слушане, през пролетта на тази 2012 година, реших да направя поредната модификация на усилвателя с 4П1Л.
След дълги експерименти взех решение да се откажа от "Г-образния" вариант на ниворегулатора на звука.
Единият проблем е, че при тази конфигурация при въртене на потенциометъра се чуват от време на време леки припуквания, които при стандартния вариант на свързване на потенциометъра ги няма, или са силно потиснати.
Втората причина е леко неестествената темброва окраска на звука която се получава при този тип свързване.
Всъщност сега ми хрумна идеята, че когато правих коректора можеше да използвам изходния му трансформатор и като средство за регулиране на силата.
Ако му бях предвидил необходимите изводи във вторичната и ги бях свързал с галетен превключвател ставаше прекрасно трафо-волюме.
Това решение сигурно щеше да е най-доброто и продължавам да си мисля за евентуално нов изходен трансформатор съобразен с тези изисквания.
Но този вариант също си има някой лоши страни - като невъзможността да използвам дистанционно управление за усилването.
Не че не е възможно да се направи моторизирана галета, но трудностите за точното позициониране на плъзгача да не попадне между две контактни повърхности си е предизвикателство!
Някой от вас сигурно гледат с насмешка на мерака ми за използване на дистанционно управление, но когато станете на мойте години няма да мислите така!

Начина на регулиране на силата на звука оказва огромно влияние върху качеството на сигнала и е ключов фактор.
В света на аудиото са известни и други интересни варианти като опит за решаване на проблемите с регулирането на силата на звука:
- Сакума в свойте усилватели използва потенциометри със стойности в омове, които поставя между два трансформатора, за да регулира сигнал с ниско съпротивление.
Исключвайки стойността на трансформаторите - методът е целесъобразен най-вече за моно система каквато слуша той.
За стерео вариант нещата стават прекалено сложни и скъпи.
До момента не съм го пробвал, но сигурно си заслужава!
- използване на електронни варианти за стъпково (дискретно) регулиране на нивото включително и с използването на релета;
Имам разработен такъв ниво-регулатор, който използвам при усилвателя ми със 6С4С и работи перфектно.
По подробно за него може да прочете при описанието на усилвателя ми с 6С4С.
- отказ от ниворегулатор и слушане на музика с една и съща непроменяща се сила - метод използван от някои руски аудиофили;
- използване на пентод в ролята на драйвер и чрез увеличаване, или намаляване на напрежението върху втората му решетка да се регулира в известни граници нивото на сигнала - разработка на Лихницки;

Повечето от изброените по-горе варианти страдат от редица несъвършенства - като ограничен обхват на регулиране и голяма сложност.
Все пак имам качествен потенциометър ALPS, който като стойност 100 kOm - не е най-добрия вариант.
По принцип за да не се получи затихване за високи честоти е добре да се използват по-нискоомови потенциометри - например 10 kOm.
Ето и схемата на усилвателя след модифицирането, а по-долу съм показал и снимки отвътре:

Усилвателят с 4П1Л отвътре, след модифицирането. Потенциометърът за ниво на силата е включен стандартно.
При подаване на сигнал на входа на усилвателя от сигнал-генератор и измерване в изхода с осцилоскоп, беше констатиран минимален завал от 0,5 dB за високи честоти (над 8 kHz).
Завал се наблюдаваше само в първата 1/3 от обхвата на потенциометъра, където съпротивлението за звуковите честоти е най-голямо.
Проблема беше напълно отстранен със стирофлексен кондензатор - 68 pF включен между входа и средния извод на потенциометъра.
Преустройството продължи с премахването на входните трансформатори.
Понеже почти не слушам CD реших, че не са ми нужни!
RIAA коректорът е с изходящ трансформатор и няма смисъл от допълнително включване на входящ такъв.
Преопроводих масата на усилвателя със сребро ф 1мм - 99,99% чистота!
Премахнах катодната група на крайната лампа и преминах на фиксирано преднапрежение.
Анодното при това положение се вдигна с 6V, а токът през крайните лампи стана 30 mA.
Това прави 6W разсейвана мощност на анода, което превишава малко допустимата стойност по справочници.
Закрепване на литиевите батерии. Като се има на предвид, че лампата е предвидена да работи и в по-тежки режими - затворена в алуминиев кожух, начинанието е оправдано за мен.
Освен това лампата е широко разпространена и лесно намираема, на ниска цена.
Понеже преднапрежението е с малка стойност - използвал съм по 5 броя литиеви батерии на канал.
Драйвера остава също с фиксирано преднапрежение - литиеви батерии 3V включени директно към решетката.
Батерийте са поставени в специално направени за целта държачи (щипки) от алпака.

Изследване и измерване на усилвателя.

Постановката за изследване и измерване. Допълнително устройство за измерване на IM изкривявания. Това са снимки от постановката за измерване и изследване на усилвателя.
В историята за техническото и музикалното ми развитие споменах, че докато един усилвател не отговори на необходимите изисквания и параметри при измерванията, значи не е готов.
Тук искам да Ви покажа всички "инквизиции" на които съм подложил усилвателя при неговото изследване и измерване.

Измервания със синусоидален сигнал.

			Мощност на усилвателя преди клипинг:		1,0 W (Uизх. = 2,75 Vеф. / 7,5 om / 1 kHz)

			Мощност при 7% THD:				1,6 W (Uизх. = 3,47 Vеф. / 7,5 om / 1 kHz)
	
			Входна чувствителност:				0,34 Vеф. (1 kHz / 1 W)

			Честотна характеристика на усилвателя:
	
						L (ляв канал): 		25 Hz - 36 kHz (-3 dB / 1 W)
						R (десен канал):	22 Hz - 33 kHz (-3 dB / 1 W)

						L (ляв канал): 		35 Hz - 23 kHz (-1 dB / 1 W)
						R (десен канал):	30 Hz - 26 kHz (-1 dB / 1 W)

						L (ляв канал): 		50 Hz - 17 kHz (-0,5 dB / 1 W)
						R (десен канал):	40 Hz - 19 kHz (-0,5 dB / 1 W)

			Пулсации на изхода:				3 mV (50 Hz - проникващ от отоплението на 4П1Л)

			Ниво на шума (по стандарт CCIF):		-86 dB

			Измерване на хармоничните изкривявания (THD):
Сигнал на изхода на усилвателя при мощност 1 W (1kHz). Сигнал на изхода на усилвателя при мощност 1 W (1kHz).
Вид на хармониците в изхода на клирфактормера на L (ляв канал) (1kHz). Вид на хармониците в L (ляв канал)
(1kHz).
Вид на хармониците в изхода на клирфактормера на R (десен канал) (1kHz). Вид на хармониците в R (десен канал)
(1kHz).
Осцилограмите са поставени една под друга, за да може да се сравнява по-лесно честотата на сигналите.
Първата осцилограма показва вида на сигнала който е на изхода на усилвателя.
Вижда се добре, че сигналът е чист, т.е. няма клипинг, с размах - 7,8 V.
На долните две осцилограми се виждат, хармоничните изкривявания, взети от изхода на клирфактормера.
Добре се вижда, че те се състоят основно от четни хармоници с преобладаващ втори хармоник.
Засечката в хармоничните изкривявания (особено ясно личаща в левия канал), съвпада с отрицателната полувълна на сигнала.
Тъй като тя се появява само на едната половина от сигнала (отрицателната), то следователно изкривяванията на изходния сигнал имат несиметричен характер спрямо остта.
Това е сигурен признак за присъствието на четни хармоници в изкриваванията.
Очертанията на засечката изглеждат като предизвикани от върха на друга синусоида с 2 пъти по-голяма честота от честотата на втория хармоник, а и големината на амплитудата на тази синусоида ми подсказват, че това е четвъртия хармоник.
THD под 2,5 % за крайна лампа 4П1Л си е направо постижение!
Успях да го постигна чрез подбор между драйверни и крайни лампи.
Ето и измерените стойности:
    L (ляв канал) THD:      2,1 % (1 W / 1 kHz)
    R (десен канал) THD:    2,3 % (1 W / 1 kHz)

Преглеждайки осцилограмите реших, че е добре да дам допълнително измерване на THD за честотите 50 Hz и 10 kHz.
От вида на синусоидата за ниски честоти и изкривяванията може да се направят изводи за качеството на изх. трансформатор.

Сигнал на изхода на усилвателя при мощност 1 W (50 Hz). Сигнал на изхода на усилвателя при мощност 1 W
(50 Hz).
Вид на хармониците в изхода на клирфактормера на L (ляв канал) (50 Hz). Вид на хармониците в L (ляв канал) 1 W
(50 Hz).
Сигнал с честота 200 Hz за сравнение с 4-ти хармоник. Сигнал с честота 200 Hz за сравнение с 4-ти хармоник..
Вид на хармониците в изхода на клирфактормера на R (десен канал) (50 Hz). Вид на хармониците в R (десен канал) 1 W
(50 Hz).
От направените изследвания на изходни трансформатори от Menno van der Veen, става известно следното:
Ако изходният трансформатор за SE усилвател има малка индуктивност (респективно е с малко сечение на желязото), то на изхода на усилвателя изкривяванията под 40 -50 Hz рязко нарастват и обикновенно се измерват поредица от хармоници.
Когато слушателят слуша този басов сигнал, то той чува не продукта от изкривяванията, а богат и силен бас.
Това се получава вследствие на удивителната способност на нашия слух да конвертира набора от изкривявания в основната съставляваща.
Ние слушаме примерно 40 Hz и благодарение на присъстващите хармоници, този тон се възприема интензивно и силно.
Правени са опити когато на изхода на усилвателя основният тон се премахва и остават само хармониците.
При слушането на този сигнал се оказало, че слушателите чуват основния тон, тъй като хармониците чрез нашия слух го пресъздават отново.
Този ефект се получава само за басовия регистър, когато средите и високите остават чисти - без изразени изкривявания.
По този начин изкривяванията в басите се чуват не като хрипове, а като богат и сочен бас не дразнещ с нищо слуха ни.
Какво се случва обаче, когато изх. трансформатор е с голяма индуктивност?
Може би ще ви се стори странно, но басът в този случай се чува по-меко, няма изкривявания и слушятелят чува само чист тон.
Вид на хармониците. Ето така изглежда най-често синусоидата на 40 Hz при малка и недостатъчна индуктивтост на изх. трансформатор.
Затова е добре при лампови усилватели да се измерва и THD на 40, или 50 Hz, за да се проследи дали степента на изкривяване е в допустимите граници.
    L (ляв канал) THD:      3,0 % (1 W / 50 Hz)
    R (десен канал) THD:    3,2 % (1 W / 50 Hz)
THD са малко по-високи от тези на 1 kHz, но са в границите на нормалното за SE лампов усилвател.
Тук е по-ясно изразено, че засечката е предизвикана от 4-ия хармоник както предполагах по-горе.
За по-добро сравнение съм дал и осцилограма на 200 Hz от която личи, че засечката е предизвикана от върха на амплитуда с честота 200 Hz.
40 Hz (1 W / затихв. 0,5 dB) 30 Hz (1 W / затихване 1 dB) 20 Hz (1 W / затихване 6 dB)
40 Hz (1 W / затихв. 0,5 dB) 30 Hz (1 W / затихване 1 dB) 20 Hz (1 W / затихване 6 dB)
Това са синусоидите от изхода на усилвателя при 40, 30 и 20 Hz.
Добре е при изследването и измерването на усилвателя винаги да се проследяват как изглеждат тези синусоиди при мощност близка до клипинг.
Визуално не личат изкривявания вследствие на недостатъчна индуктивност, както е показано на картинката по-горе.
Сигнал на изхода на усилвателя при мощност 1 W (10 kHz). Сигнал на изхода на усилвателя при мощност 1 W
(10 kHz).
Вид на хармониците в изхода на клирфактормера на L (ляв канал) (10 kHz). Вид на хармониците в L (ляв канал) 1 W
(10 kHz).
Вид на хармониците в изхода на клирфактормера на R (десен канал) (10 kHz). Вид на хармониците в R (десен канал) 1 W
(10 kHz).
Осцилограмите на хармоничните изкривявания на 10 kHz, също не правят изключение.
Ето резултатите от измерването:
    L (ляв канал) THD:      1,4 % (1 W / 10 kHz)
    R (десен канал) THD:    1,6 % (1 W / 10 kHz)
Независимо, че драйверът и крайната лампа работят противофазно и компенсират част от четните хармотици - те пак преобладават.
Голямо значение за вида на хармониците в едно крайно стъпало имат работната точка на лампата, товарния импеданс на изх. трансформатор и схемното решение.
Вътрешното съпротивление на 4П1Л е Ri ~ 1300 om, а изх. трансформатор е с импеданс 4,9 kom, при алфа ~ 3,8.
Работната точка е подбрана така че крайната лампа работи в клас A1 при мощност 1 W.
Ако разгледате напреженията на сигнала в схемата на усилвателя, ще видите, че то работи с решетъчен ток.
Преднапрежението на решетката на 4П1Л е 5 х 3,3V = -16,5V, а сигнала достига 22V амплитуда при мощност 1 W.

Ето какво показват измерванията на THD при 0,5 и 1,4 W:

						L (ляв канал) THD:      1,3 % (0,5 W / 1 kHz)
						R (десен канал) THD:    1,4 % (0,5 W / 1 kHz)
	
						L (ляв канал) THD:      3,5 % (1,4 W / 1 kHz)
						R (десен канал) THD:    3,7 % (1,4 W / 1 kHz)

						
			Измерване на интермодулационните изкривявания (IMD):

Допълнителното устройство за IMD измервания което се вижда на снимката по-горе, съм го правил по схема от книгата на Димитър Рачев - "Лаборатория на радиолюбителя".
В списание "Радио, телевизия, електроника", бр.6/1999 г. има статия за измерване на интермодулационните изкривявания, където тази схема е показана и коментирана по-подробно.
Изработването на устройството се наложи, тъй като много рядко се срещат професионални измерватели за IM изкривявания.
Единствената разлика е, че си спестих направата на генераторите и ползвам външни такива.
Чрез устройството се смесват честотите от два генератора, след което сигнала се подава на входа на усилвателя.
Съгласно DIN 45500 измерването на IMD става със сигнал получен при смесването на честоти 250 и 8000 Hz в съотношение на амплитудите 4:1.
От изхода на усилвателя сигналът се връща отново в същото устройство където първо с филтър се потиска носещата честота 250 Hz.
Остатъкът от сигнала се демодулира, след което с втори филтър се потиска и сигналът от 8000 Hz.
Това което остава след тази обработка на сигнала на практика е IM изкривяването, което като се сравни с амплитудата на основната честота 8000 Hz преди демодулацията - дава процента на изкривяването.
Сравняването на амплитудите става с електронния миливолтметър вграден в клирфактормера, а целият процес се контролира и визуално на осцилоскопа.
Устройството има възможност за смесване и обработване и на честоти 50 и 5000 Hz в същото съотношение 4:1.

Сигнала от изхода на усилвателя 250 и 8000 Hz смесени в съотношение 4:1   при 1 W изходна мощност. Сигнала от изхода на усилвателя след премахването на обвивката от 250 Hz. Сигнала от изхода на усилвателя след премахването и на честотата от 8000 Hz.
Сигнала от изхода на усилвателя 250 и 8000 Hz смесени в съотношение 4:1 при 1 W изходна мощност. Сигнала от изхода на усилвателя след премахването на обвивката от 250 Hz. Сигнала от изхода на усилвателя след премахването и на честотата от 8000 Hz.
На снимките в ляво са показани осцилограми от измерването на левия канал на усилвателя.
С превключване на ключе от устройството, към волтметъра последователно се подават за измерване двата сигнала показани на втората и третата осцилограма.
Коефициентът на изкривявания: IMD = (U250/U8000)*100%.

  L ляв канал:	 IMD = (0,0125/0,24)*100 = 5,2% (1 W)
  R десен канал: IMD = (0,0135/0,24)*100 = 5,6% (1 W)
			Проверка за фазови изкривявания (PFR):
Измервателна постановка. За проверката съм използвал кривите на Лисажу.
За да се получат тези криви на осцилоскопа се подават едновременно сигнал от входа и изхода на усилвателя.
В резултат на екрана се получават различни фигури, които показват различните изкривявания ако те съществуват.
Те могат да бъдат - претоварване, дефазиране, изрязване, насищане, амплитудна нелинейност и преходни изкривявания.
Фазови изкривявания при 50 Hz и 1 W изходна мощност. Фазови изкривявания при 100 Hz и 1 W изходна мощност. Фазови изкривявания при 1000 Hz и 1 W изходна мощност. Фазови изкривявания при 5000 Hz и 1 W изходна мощност. Фазови изкривявания при 10000 Hz и 1 W изходна мощност. Фазови изкривявания при 1 kHz и 1,6 W изходна мощност.
50 Hz / 1 W 100 Hz / 1 W 1 kHz / 1 W 5 kHz / 1 W 10 kHz / 1 W 1 kHz / 1,6 W

От горните осцилограми се вижда, че при 50 Hz и 10 kHz при 1 W изходна мощност имаме дефазиране на сигнала.
При 100 Hz и 5 kHz имаме също дефазиране, но то е по-малко.
При 1 kHz нямаме дефазиране и претоварване на сигнала.
Последната осцилограма е на 1 kHz при изходна мощност 1,6 W и показва, че нямаме дефазиране.
В горния край личи изкривяване от правата линия показващо претоварване, а в долния изкривяването е предизвикано от навлизане в отсечка (клипинг).

Изследване на усилвателя с правоъгълен сигнал.

Правоъгълните сигнали по принцип не се използват за измерване на нискочестотните устройства, както синусоидалните сигнали.
Изследването с тях обаче, дава възможност да се видят различните преходни процеси отгоре и отдолу на честотната характеристика на изследваното устройство.
Осцилограмите са направени при размах на импулсите за получаване на 1 W изходна мощност.

Това е вида на сигналите получени на изхода на междукаскадния тратсформатор (първа решетка на 4П1Л):

Изходящ правоъгълен сигнал 50 херца . Изходящ правоъгълен сигнал 400 херца. Изходящ правоъгълен сигнал 1000 херца. Изходящ правоъгълен сигнал 10 килохерца. Изходящ правоъгълен сигнал 20 килохерца.
50 Hz 400 Hz 1000 Hz 10 KHz 20 KHz

А това е вида на сигналите получени в изхода на усилвателя.

Изходящ правоъгълен сигнал 50 херца . Изходящ правоъгълен сигнал 400 херца. Изходящ правоъгълен сигнал 1000 херца. Изходящ правоъгълен сигнал 10 килохерца. Изходящ правоъгълен сигнал 20 килохерца.
50 Hz 400 Hz 1000 Hz 10 KHz 20 KHz

Който умее да тълкува промяната във формата на правоъгълните сигнали може веднага да си направи изводи за качеството на звуковите трансформатори.
Ще внеса и малко разяснения за тези които сега се сблъскват с изследването на аудио трансформатори:
Знае се, че от паразитните параметри Ls (индуктивност на разсейване) и Cp (паразитен капацитет) на един трансформатор се определя Q (качествения фактор) на паразитния кръг.
От качествения фактор зависи горната гранична честота на един междукаскаден, или изходен трансформатор, а от тях и на усилвателя изобщо.
От него до голяма степен се определя продължителността и амплитудата на разтрептяването при въздействие с правоъгълни сигнали.
По формата на правоъгълните сигнали се съди за качеството на трансформаторите.
В този случай се вижда, че има резонансна честота около 70-80 kHz, което личи най-добре от осцилограмите на 10 и 20 kHz.
Добре е по принцип тази резонансна честота да бъде изнесена в обхвата над 100 kHz и да има възможно най-малка амплитуда.
Освен това при двустъпална структура с междукаскаден трансформатор трябва да се има на предвид, че паразитния резонанс от разтрептяването на междукаскадния трансформатор се усилва от крайната лампа и се наслагва върху картината с паразитните резонанси на изходния трансформатор.
За да се избегне това е добре да се направи отделно измерване само на крайната лампа в комплект с изходния трансформатор като правоъгълният сигнал се подаде директно на крайната лампа.
В случая при преднапрежение от 15-16 волта, ще ми трябва генератор на правоъгълни сигнали с голям размах, какъвто нямам.
Все пак изчислението и изработването на един звуков трансформатор - не може да се изпълни добре от първия път.
За да се постигнат високи показатели, често пъти се налага трансформаторите да се навиват няколко пъти, като всеки път се измерват и се внасят необходимите корекции.
За домашно DIY изпълнение - това са трудно осъществими неща изискващи време, нерви, пари и високо квалифициран труд!
Общо взето осцилограмите на трансформаторите на усилвателя не са лоши, дори са по- добри от някой фабрично произведени такива!
Държа да отбележа, че получената резонансна честота не е толкова съществена, колкото съотношението между Ls и Cp, което до голяма степен определя звученето на трансформатора.
Това е "нещото", което различава в звуково отношение отделните трансформатори при различните конструктори и фирми производителки - като Tamura, Tango, или Lundahl.
Както виждате конструирането и изработването на добри трансформатори струва скъпо и надявам се, че сега си давате сметка, защо цените на тези фирми са толкова високи.
Ето един сайт на който може да видите изследване с правоъгълни сигнали на някои по-известни марки трансформатори и да направите сравнение.

Когато звуковият трансформатор е с голям резонанс и няма възможност да се пренавие, има създадени методики за подтискане и компенсиране на резонанса в известна степен.
Това обаче на решава проблема по същество!
Повече може да научите от тази препратка.

Изследване на усилвателя с пакети импулси.

Пакет сигнал 200 Hz. Пакет сигнал 200 Hz. Пакет сигнал 200 Hz.
200 Hz (-1 dB) 0,7 W 200 Hz (0 dB) 1 W 200 Hz (+2 dB) 2 W
Пакет сигнал 1000 Hz. Пакет сигнал 1000 Hz. Пакет сигнал 1000 Hz.
1 kHz (-1 dB) 0,7 W 1 kHz (0 dB) 1 W 1 kHz (-1 dB)(2 W
Пакет сигнал 10000 Hz. Пакет сигнал 10000 Hz. Пакет сигнал 10000 Hz.
10 kHz (-1 dB) 0,7 W 10 kHz (0 dB) 1 W 10 kHz (+2 dB) 2 W
Осцилограмите от изследването с пакети импулси дава много ценна информация за качествата на усилвателя в динамичен режим.
При този вид изследвания сигнала е синусоидален, накъсан на порции и с рязко изменение на амплитудата, наричано още "звукова експлозия".
Накъсаният синусоидален сигнал на пакети импулси, се доближава повече до реалнното музикално произведение, отколкото непрекъснатия синусоидален сигнал.
Пакета импулси се получава като се модулира амплитудно синусоидален сигнал с друга честота - например 50 Hz.
Основната честота се модулира с правоъгълен сигнал до запълване на импулсите в обем 0 до 100%.
Този вид сигнал е известен още и под името "tone-burst" сигнал, а генераторите които го създават "tone-burst" генератори.
При добрите "tone-burst" генератори има възможност времето между импулсите да се увеличава до 2-3 и повече секунди.
По-дългото време между импулсите дава възможност захранването на усилвателя да се възстанови по-добре от разхода на енергия при възпроизвеждането на импулса.
Практически безинертното накъсване на подадения за изследване синусоидален сигнал на усилвателя, дава възможност да се прецени много по-точно качествата му и най-вече възможностите на захранването да поеме резките промени на нивата.
Добре е изследването с пакети импулси да се прави при различни нива на усилване - преди и след клипинг.

Избрах промяната в нивото на изходния сигнал върху товар от 7,5 om да бъде 2,3 Vеф. (-1 dB) преди клипинг при 0,7 W изходна мощност, 2,8 Vеф. (0 dB) при 1 W изходна мощност и 3,8 Vеф. (+2 dB) при 2 W изходна мощност.
При анализа на осцилограмите се сравняват вида и формата на импулсите на входа и на изхода на усилвателя.
Наблюдава се внимателно най-вече промяната в амплитудата на сигнала образуващ пакета импулси и поведението на линията свързваща импулсите.
Тук е мястото да обясня, че линия имаме само при 100% модулиране на сигнала.
Иначе пакетите от сигнали магат да бъдат свързани и със синусоидален сигнал само, че с по-малка амплитуда в зависимост от процента на модулиране.
Анализирайки осцилограмите от изследването се вижда, че до 1 W изходна мощност усилвателят се представя отлично и при трите честоти 200, 1000 и 10000 Hz.
В последната колонка при изходна мощност от 2 W - имаме силно изкривяване във вида и формата на амплитудата на сигнала в пакета, но въпреки това амплитудата остава постоянна по големина.
Особено добре това се вижда при честотата от 200 Hz, където от долната страна ясно личи образуването на площадка при клипирането на сигнала.
Линията свързваща пакетите с импулси е наклонена, което говори за проблем при захранването в този режим.
Когато линията на лъча свързваща два пакета с импулси е хоризонтална - то захранването на усилвателя, е добро и възстановането му от пика на консумираната енергия е мигновенно.
Когато тази линия има известен наклон, или изкривяване - то това показва, че в захранването имаме проблем и не му достига време и мощност, за да си изпълнява правилно "задълженията".
Все пак трябва да отбележа и факта че времето за възстановяване в този случай е един полупериод на честотата от 50 Hz (10 mS), с която честота е модулиран сигнала.
За мен това е много ценен тест защото съм убеден (това е част и от моята философия), че на практика свири захранването, а усилвателят е средството с което се модулира захранването.

Разбира се тези измервания и изследвания които направих, не изчерпват всичко от арсенала с тази практика.
Добре би било усилвателят да се изследва и със спектроанализатор.
Особено интересни изследвания се получават когато се смесят две високи честоти - например 14 и 15 kHz и със спектроанализатора се проследят производните честоти които се получават в нискочестотния обхват (под 10 kHz) на усилвателя.

Накрая искам да споделя за ефекта от модификацията:
Усилвателят силно се опрости - изключвайки регулатора за нивото на сигнала, остана само по един жичен тример в захранването на отоплението на 4П1Л.
Идеята ми е в бъдеще да бъде премахнат и той, като вторичната за 2,1 V на отоплителният трансформатор се навие бифилярно със средна точка.
Така усилвателят няма да има нито едно съпротивление и нито един кондензатор, освен тези в захранването!
Чувствителността и мощността на усилвателя леко се вдигнаха, разшири се и честотната характиристика отдолу в басовия регистър.
Явно катодният кондензатор от 100 uF е ограничавал малко ниските честоти.
Освен това намаляха леко и изкривяванията.
Като звукова сигнатура - определено този вариант ми харесва и импонира повече!
Имам чувството, че усилвателят стана по-бърз и пъргав.
За в бъдеще не смятам да се връщам на вариант с автоматично преднапрежение, освен ако не използвам някоя много рядка и скъпа крайна лампа! :-)

Еднотактен лампов усилвател с лампа 6С4С.

Ето и последната ми модификация на еднотактния лампов усилвател с крайна лампа 6С4С.

За начало започвам със снимки:

Това е изображение на еднотактен усилвател със 6С4С, гледан отпред.

Това е окончателния вариант на един от усилвателите, който слушам в момeнта.
Крайното стъпало е с 6С4С, драйвер EABC80 с резистивен товар и кенотрон AZ12.
Кутията е дървена от махагон. Горната и долната плочи са от алуминий.
Усилвателят е изпълнен на принципа - двойно моно в една конструкция.
Единственото общо между тях е първичната намотка на мрежовия трансформатор.
Мощността му е 3,1 W на канал, при THD = 2 - 3% на пълна мощност.
Усилвателят е без обратна връзка, което намалява до минимум вероятността от динамични изкривявания.
Честотната му лента при 1 W изходна мощност е 12 Hz - 30 kHz, при (-3 db).
Входната му чувствителност при пълна мащност е 1 V (RMS).

Нивото на входния сигнал се регулира стъпково с резистивен делител.
Активната му част се състои от 4 последователно и 4 паралелно свързани съпротивления. Съпротивителната стълбичка се комутира от аналогови ключове превключвани от цифрово устройство.
Възможни са 16 комбинаций на превключване между тях, с помоща на които се регулира силата на звука. Обхватът е от 0 до (-45db), на стъпки от 3 db.
Цифровото устройство се състои от блок логика, от която излизат 4 битови командни шини които превключват аналоговите ключове.
Блок логика съдържа - тактов генератор, реверсивен четири-битов брояч, седемсегментен дешифратор, два седемсегментни индикатора и управляващи схеми в CMOS изпълнение.


Това е изображение на еднотактен усилвател със 6С4С, гледан отзад.

В процеса на регулиране входното и изходното му съпротивление се променят.
Максималното съпротивление което достига е 6 kOm, а минималното 1 kOm.
Той е подходящ за регулиране на сигнал от CD и източници със съпротивление по-малко от 1 kOm.
Освен това усилвателят става по-малко зависим от качеството на интерконект кабелите.
Регулирането може да се извършва ръчно от усилвателя, чрез бутони разположени на лицевия панел, или с помоща на кодирано радио-управляемо дистанционно управление.
Изходният трансформатор е със сечение 11 кв.см. ( Ш28 х 40), има товарно съпротивление 3500 ома и КПД=90%.Вторичната е с изход за 8 ома.

Мрежовият трансформатор е със сечение 20 кв.см. ( Ш32 х 64 ).
Вторичните намотки имат напрежение 276 V. Следва кенотронно изправяне за всеки канал по отделно и филтриращи дросели по ( 5 хенри ).
Драйверът е изпълнен с триодната част на EABC80.
След многобройни експерименти с различни предусилвателни лампи, това е лампата която най-много ми допадна на звук.
Някои от вас сигурно ще ме обвинят, че използвам лампа с малък аноден ток (1 mA) и високо вътрешно съпротивление (58 kOm). И сигурно ще бъдат прави! Действително практиката показва, че по-добре звучат лампи с висок аноден ток и ниско вътрешно съпротивление. Но, има и изключения! Едни от най-добре звучащите лампи в комбинация с 6С4С е 6Г2 и 6Г7.


Това е изображение на електронния регулатор на усилвателя. Това е изображение на кенотроните и  филтриращите кондензаторите гледано отпред.

На руския форум Аудиопортал,този вариант често е предпочитан.
6Г7 е руски еквивалент на EABC80, само че е в метален корпус. Това са много благозвучни лампи!
Това са лампи много често срещани в старите лампови радиоапарати, които се славеха с много жив и приятен звук.
EABC80 е включена в схема с резистивен товар - въглеродно съпротивление.
Тъй като е с високо вътрешно съпротивление, междукаскаден трансформатор е трудно приложим.


Това е изображение на монтажа на елементите вътре в усилвателя. Това е изображение на прехвърлящия кондензатор Дукати.

Затова връзката драйвер - краина лампа е с кондензатор. Прослушал съм различни прехвърлящи кондензатори.
На снимките ще видите, че съм се спрял на Dukati.
Това е прекрасен кондензатор - алуминиево фолио в масло.
Имам и меден Jensen, но не съм възхитен от него!
Избора на даден елемент, винаги правя само след съответното прослушване.
След закупуването на грамофона през 2006 год, се наложи изработването и на RIAA коректор.


Това е изображение на филтриращите кондензатори Аркотроникс вътре в усилвателя. Това е изображение на релето за задържане на подаването на анодно напрежение.

Реших да го вградя вътре в усилвателя, за да имам (по-къс тракт).
Ровейки се в интернет-пространството, за да си харесам подходяща схема,попаднах на един вариант на Allen Wright от VSE, известно име в аудиофилските среди.
Изключително опростена схема!
По един двоен триод на канал - 6922 (E88CC), плюс полеви транзистор 2SK170B включен в катодната веригата на първия триод.
Всъщност първата част на схемата представлява каскоден усилвател.


Това е изображение на потенциометъра за усилването и атенюаторите на риа-коректора гледани отгоре.

Общото усилване на RIAA коректора достига до 60 dB (1000 пъти), което за моя вариант е чудесно!
При входна чувствителност от 1 V на усилвателя, мога да използвам доза с изход 1 mV.

И така през есента на 2006 година модифицирах усилвателя с RIAA коректор!
Стана чудесно!
Звукът също ми хареса - бърз, динамичен и реален!
Силата на звука от коректора се регулира чрез стъпков атенюатор - 50 kOm , изведен допълнително отгоре.
През пролетта на 2008 год направих още едно подобрение - преизчислих коригиращите вериги и за някои други разпространени стандарти като NARTB, RCA и този на Telefunken.
Превключването им става с атенюатори изведени отгоре.
Така на практика коректорът стана "всеяден" и е приложим за всички скорости - 33, 45 и 78 об/мин.

Оригиналната схема на коректора, може да видите на сайта на Allen Wright.
Тук съм приложил схема, която съм приспособил във вариант за вграждане в моя усилвател.
Това е схемата на усилвателя, а това е на захранването.


Това е изображение на накрайника на кабела за 220 волта, отзад на усилвателя. Това е изображение на ключа за пускането на усилвателя.

Включването на усилвателя става с един единствен ключ, разположен на лицевата страна.
В усилвателя е вградена автоматика, която подава със закъснение анодното напрежение на всички лампи.
Това става посредством реле с четири независими един от друг контакти.
Два нормално отворени контакта подават анодното напрежение.
Два нормално затворени контакта посредством резистори от 1 kOm (10 W), при изключване на усилвателя разреждат за 2-3 секунди анодното напрежение.


Това е изображение на накрайниците за озвучителните системи разположени на задната страна на усилвателя. Това е изображение на входните чинчове и превключвателя на входовете от задната страна.

Контактите на релето са изобразени на схемата за захранването.
Превключването от вход CD към вход RIAA коректор става с превключвателя на задната страна на усилвателя.
Когато коректорът е изключен, към лампите му не се подава отоплително и анодно напрежение, с цел да се пести животът на лампите.
При направата на усилвателя, качеството на елементите и проводниците е от решаващо значение за крайния резултат!


Това е снимка на кенотрона AZ-12 и филтриращия кондензатор отгоре на усилвателя. Това е снимка на драйверната и изходната лампи.

Много важно е при монтирането, да се спазва посоката на елементите и посоката на монтажния проводник.
Важни са също видът на изолацията и припоят.
Аз например не използвам сребърен припой в ламповите си конструкций!
Сребърен припой употребявам само при изработването на някой кабели.

Това е дистанционното управление:

Това е изображение на дистанционното управление.

За намаляването на брума до минимум, масата на усилвателя и коректора е направена с отделни шини за постоянно-токовите и променливо-токовите вериги.
Замасяването е тип "звезда" по два броя за всеки канал (една постоянно-токова и една променливо-токова), които накрая са свързани в една обща точка за двата канала върху горната алуминиева плоча.
Минусите на кондензаторите от захранващия блок са замасени с къси кабели за горната алуминиева плоча в близост до мрежовия трансформатор в една точка (поотделно за левия и десния канал).
Горната алуминиева плоча, която изпълнява ролята на шаси на практика се използва и като проводник на масата, а не само като екран, което оказва огромно значение за качеството на звука.
Между трансформаторите и горната алуминиева плоча са поставени коркови подложки - 2 мм, за да се намалят вибрацийте и се блокира преминаването на паразитни токове от ламелите.

Тук давам малко снимки от изследване на усилвателя с правоъгълен сигнал при 3 W изходна мощност:

Това е снимка на изходящ правоъгълен сигнал 50 херца. Това е снимка на изходящ правоъгълен сигнал 400 херца. Това е снимка на изходящ правоъгълен сигнал 1000 херца . Това е снимка на изходящ правоъгълен сигнал 10 килохерца. Това е снимка на пакети импулси от правоъгълен сигнал 1 килохерц.
50 Hz 400 Hz 1000 Hz 10 KHz Пакет импулси 1 KHz


Следващите снимки на усилвателя са в най-първоначалния му вид, изработен през 2003 година:

Това е снимка на усилвателя със 6С19П. Това е снимка на усилвателя със 6С19П от друг ъгъл. Това е снимка на усилвателя със 6С19П гледан отпред. Това е снимка на усилвателя със 6С19П с включено отопление. Това е снимка на усилвателя със 6С19П и 6Н2П, с включено отопление.

Крайната лампа е 6С19П, а драйверът е 6Н2П в схема SRPP.
Изправителните лампи са EZ80.
Изходният трансформатор е със сечение 7,5 кв.см. ( Ш20х40 )
Товарното му съпротивление е 3200 ома, и има преводно отношение 20.


А това са снимки след вграждането на RIAA коректор:

Това е снимка на усилвателя със 6С19П и вграден RIAA коректор. Това е снимка на усилвателя със 6С19П и вграден RIAA коректор. Това е снимка на усилвателя със 6С19П и вграден RIAA коректор. Това е снимка на усилвателя със 6С19П и вграден RIAA коректор.

Драйверът вече е с лампата EABC80, в схема с резистивен аноден товар.
RIAA коректорът е изпълнен с E88CC на Тесла.



НАЧАЛНА СТРАНИЦА
Страницата е подготвена и се поддържа от
Ан.Гърков
гр.София - 2010 год.