Узлы ламповых усилителей класса Hi-End (часть 6)

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: УМЗЧ на лампах

Опубликовано: 19.03.2017 19:50

Просмотров: 8462

Андрей Семёнов, г. Киев

(Продолжение. Начало см. в (часть1-5) и РА 1-5/2015)

Выходной трансформатор для двухтактного выходного каскада.

Такой трансформатор разработан для двухтактного выходного УМЗЧ работающего в режиме последовательно-параллельного каскада (РРР -Push-Pull-Parallel). Отличие такого каскада от обычного двухтактного каскада в том, что по переменному току выходные лампы включены не последовательно (как в обычном двухтактном каскаде), а параллельно. При этом переменная составляющего анодного тока выходных ламп протекает через нагрузку в фазе, а постоянная - в противофазе.

Для достижения этого на сетки ламп подают противофазные сигналы формируемые фазоинверторным каскадом, а выходной трансформатор включается не в анодную, а в катодную цепь лампы (см. рис.34).

Таким образом выходное сопротивление такого УМЗЧ будет в 4 раза меньше, чем у двухтактного каскада выполненного на лампах того же типа. Поэтому, для обеспечения такой же низшей рабочей частоты, у выходного трансформатора работающего с каскадом РРР, индуктивность первичной обмотки может быть в 4 раза меньше, чем у трансформатора, работающего с обычным двухтактным выходным каскадом.

Благодаря этому конструкцию выходного трансформатора можно значительно упростить и удешевить. А если использовать специальный выходной трансформатор включенный как автотрансформатор со средней точкой, то можно значительно расширить диапазон его рабочих частот за счёт уменьшения индуктивности рассеивания и распределенных емкостей между обмотками. Однако платой за всё это является необходимость наличия двух изолированных источников анодного напряжения для питания ламп выходного каскада УМЗЧ.

УМЗЧ, показанный на рис.34, имеет такие основные характеристики:

1.  Выходная мощность……………………….20 Вт.

2.  Коэффициент нелинейных искажений….0,9...1%.

3. Диапазон рабочих частот………………от 20 Гц  до 50...60 кГц.

4.  Неравномерность АЧХ …………………..1 ...2 дБ.

5. Сопротивление нагрузки………………… 4... 16 Ом.

Выходной каскад УМЗЧ выполнен на лампах типа 6П41С (Ri = 12 кОм). Возможно использование в выходном каскаде также ламп типа EL43 или 6ПЗС.

Выходной трансформатор, а точнее автотрансформатор, выполнен на тороидальном магнитопроводе, который изготовлен из ленты стали марки Э330. Толщина ленты - 0,35 мм, ширина - 50 мм. Этот тор имеет наружный диаметр 80 мм, а внутренний - 50 мм. Для получения высокой симметрии обоих полуобмоток и снижения индуктивности рассеивания, полуобмотки разбиты на секции, которые соединены последовательно. Схема расположения обмоток трансформатора приведена на рис.35,б, электрическая схема трансформатора - на рис.35,а. Намоточные данные приведены в табл.2.

Все обмотки трансформатора выполнены проводом ПЭВ-2. При этом обмотка III, содержащая 120 витков, выполнена в один слой и имеет отводы через каждые 30 витков. Это позволяет УМЗЧ работать с АС, которые имеют различное номинальное сопротивление: 2 Ом, 4 Ом, 8 Ом, 16 Ом.

Однотактный УМЗЧ класса А с параллельным включением выходных ламп.

Рассмотрим отдельные составляющие лампового УМЗЧ с такими параметрами:

1.  Номинальная выходная мощность……………………………6,5 Вт.

2. Частотный диапазон, при неравномерности АЧХ ±1,5 дБ…10 Гц...35 кГц.

3.  Коэффициент гармоник, при нагрузке 8 Ом…………………менее 0,2%.

4.  Максимальная выходная мощность, при Кг = 6%................11 Вт.

5.  Номинальное входное напряжение……………………………0,7 В.

В соответствие с изложенными выше современными тенденциями в построение High-End УМЗЧ, такой усилитель выполняется на триодах и одном лучевом тетроде в триодном включении. Кроме того, в УМЗЧ полностью отсутствует общая ООС.

Входной каскад.

Его схема приведена на рис.36.

 Он собран по схеме с динамической нагрузкой аналогичной приведенной на рис.8 и рис.14, где подробно описаны его достоинства и недостатки.

Данный вариант усилителя имеет симметричный вход, что позволяет ему работать с источниками как несимметричного, так и симметричного входного сигнала, например, с микрофонами различных типов. Входной дифференциальный каскад (см. описание его особенностей в РА 1/2015 С. 11) выполнен на двойном триоде типа 6Н23П который может работать при низком напряжении на его аноде. Правый по схеме триод 6Н23П работает в паре с триодом типа 6С2С образуя каскад с динамической нагрузкой (см. описание его особенностей в РА 2/2015 С.4). Дополнительной нагрузкой для правого триода 6Н23П является резистор R9 номиналом 51 кОм. Такое построение схемы позволяет улучшить её линейность и обеспечить коэффициент усиления входного каскада около 20.

Подстроечным резистором R8 каскад настраивается для обеспечения одинаковой чувствительности с каждого из входов. При работе с источником несимметричного сигнала конденсатор С1 следует соединить с общим проводом а входной сигнал подавать через конденсатор С2. Номинал резистора R1 подбирается таким, чтобы анодные напряжения обоих триодов лампы 6Н23П были одинаковыми.

Анод левого по схеме триода 6Н23П зашунтирован конденсаторами С6-С8. При этом С6 - оксидный конденсатор, C8 - слюдяной, a C7 - бумажный. Это сделано для того, чтобы суммарная индуктивность С6-С8 была минимальной, что обеспечивает увеличение верхней рабочей частоты каскада. Аналогично и в фильтре питания входного каскада собранного на R10 и СЗ-С5 используются слюдяной (С5) и бумажный конденсатор (С4).

В отличие от конденсаторов СЗ-С5 и С6-С8, которые являются блокировочными, конденсаторы С1, С2 и С9 - разделительные. Поэтому они должны быть высококачественными, т.е. иметь минимальную собственную индуктивность и малый тангенс угла потерь. Иными словами - это должны быть конденсаторы аудиофильского качества.

Драйвер.

Он предназначен для «раскачки» выходного каскада УМЗЧ и его схема приведена на рис.37.

 Драйвер представляет собой каскад с автоматическим смещением работающим на нагрузку в виде дросселя L1. Использование дросселя, по сравнению с резистивной нагрузкой каскада, имеет ряд преимуществ:

• меньший КНИ и большая линейность амплитудной характеристики каскада;

• исключается значительное тепловыделение на мощном анодном резисторе;

• повышается КПД каскада за счёт понижения напряжения питания каскада.

Выполнен каскад на лучевом тетроде типа 6П7С который используется в триодном включении. Для этого вторая сетка 6П7С соединена с анодом лампы через резистор R12. Для устранения возможности самовозбуждения каскада на высоких частотах в цепи управляющей

сетки лампы включен резистор R13. Конденсатор С11 шунтирует резистор автосмещения R14 чем исключается местная ООС, и увеличивается коэффициент усиления каскада. Параллельно этому конденсатору желательно включить бумажный конденсатор номиналом 20 мкФ и слюдяной номиналом 0,01 мкФ. Номинал R14 подбирают таким образом, чтобы добиться анодного тока в рабочей точке лампы равного 50 мА.

Важным элементом УМЗЧ является дроссель драйвера. Он должен иметь следующие параметры:

• индуктивность - 40-60 Гн при токе подмагничивания 55 мА;

• активное сопротивление обмотки - не более 4,2 кОм.

Рассмотрим конструкцию этого дросселя подробнее. Для уменьшения паразитных емкостей обмотка дросселя секционирована. Конструкция и размеры каркаса дросселя приведены на рис.38.

3

 Каркас имеет толщину стенок 1,5... 1,7 мм, глубину 30 мм, ширину - 77 мм. Это необходимо для обеспечения плотной посадки каркаса с обмоткой на магнитопровод.

Магнитопровод используется типа ШЛ32х50 изготовленный из трансформаторной стали типа Э310А- Э330А имеющей толщину 0,35 мм. Активное сечение трансформатора составляет 15 см²,

средняя длина магнитной силовой линии - 27 см. Общее число витков - 5760.

Перед намоткой на каркас устанавливаются 3 перегородки толщиной 1 мм изготовленные из любого диэлектрика: гетинакса, текстолита и т.д. Намотка дросселя производится в два провода проводом ПЭЛ-2 0,35 мм. Все секции дросселя соединяются последовательно. Каждая секция содержит 1440 витков. Витки наматываются по 20 витков в слой, между слоями витков прокладывается 1 слой конденсаторной бумаги.

Сердечник дросселя снабжен немагнитным зазором 0,25 мм. После сборки дроссель пропитывается в расплавленном воске. Использование в качестве дросселя изделий серийного производства не желательно, т. к. они, в большинстве своем, имеют не секционированную обмотку, что ухудшает параметры УМЗЧ, особенно в области верхних звуковых частот.

Оконечный каскад.

Он выполнен по однотактной схеме и работает в классе усиления А, что обеспечивает малый КНИ несмотря на отсутствие ООС (рис.39).

 Для увеличения выходной мощности в каскаде используется параллельное включение 4 мощных триодов типа 6Н5С. Эти триоды имеют одну особенность – их специально разрабатывали для использования в электронных стабилизаторах напряжения. Они имеют такие основные параметры:

1.  Номинальное напряжение на аноде…………………..135 В.

2.  Номинальный ток анода…………………………………110 мА.

3. Внутреннее сопротивление………………………………460 Ом.

4.  Максимальная мощность рассеиваемая на аноде….13 Вт.

5.  Крутизна характеристики…………………………………6,7 мА/В.

(Продолжение следует)

PA 6'2015