Создание лампового усилителя низкой частоты (УНЧ) — это увлекательный творческий процесс. Однако многих радиолюбителей останавливает сложность изготовления ключевого элемента — выходного трансформатора. Его намотка требует особых навыков и времени, что часто приводит к забрасыванию проекта. Покупка готового трансформатора — выход, но он дорог и лишает конструктора удовольствия от полного цикла создания аппарата «своими руками». Именно это чувство удовлетворения от труда и последующего наслаждения музыкой является главной наградой для энтузиаста.
В этой статье представлены авторские разработки самодельных УНЧ разной мощности, в которых в качестве выходных использованы доступные сетевые трансформаторы серий ТАН и ТН. Эти трансформаторы, рассчитанные на частоту 50 Гц, имеют симметричные обмотки, что делает их пригодными для двухтактных схем. Магнитопровод типа ПЛ и набор обмоток позволяют гибко согласовывать нагрузку с лампами оконечного каскада, в том числе и в ультралинейном включении. Конструкции ориентированы на распространённые и доступные лампы: 6Н8С, 6Н23П, 6Н2П, 6Ф1П, 6ПЗС и 6П14П.
Вариант первый: Усилитель на лампах 6П14П
Предлагаемые схемы — это не погоня за абсолютными рекордами качества, а возможность для экспериментов и получения того самого тёплого «лампового» звучания. Это добротные и легко повторяемые конструкции. Ключевая идея — использование трансформаторов ТАН/ТН, которые благодаря симметричным сетевым, анодным и накальным обмоткам отлично подходят для двухтактных усилителей и даже позволяют реализовать ультралинейный режим.
Важный момент: при последовательном включении двух накальных обмоток (суммарно 12.6 В) максимальная мощность трансформатора ТАН зависит от сопротивления нагрузки. Например, при 4 Ом это 39.7 Вт, при 8 Ом — 19.8 Вт, при 12 Ом — 13.2 Вт, а при 16 Ом — 9.9 Вт. Мощность трансформатора следует выбирать с трёх-четырёхкратным запасом относительно выходной мощности усилителя. Это улучшает воспроизведение низких частот (за счёт большей индуктивности) и высоких (за счёт меньшей межслойной ёмкости), а также повышает общий КПД.
Внешний вид первого варианта УНЧ с блоком питания
Схема представляет собой двухтактный ультралинейный усилитель мощности (УМЗЧ) на лампах 6П14П.
Принципиальная схема двухтактного ультралинейного усилителя мощности низкой частоты с лампами 6П14П
Каскады усиления и регулировки тембра
Первый каскад собран на пентодной части лампы VL1 (6Ф1П) по резистивной схеме. Сигнал поступает через регулятор громкости R1. Смещение задаётся резистором R5 в катодной цепи. Второй каскад — на триодной части той же лампы (VL1.2) с анодной нагрузкой R15. Отрицательная обратная связь по току реализована через незашунтированный резистор R16 в катоде. Между каскадами стоит развязывающий фильтр R9C1C3 и регуляторы тембра.
Регулировка высоких частот осуществляется цепью C10 R13C11. С ростом частоты сопротивление C10 падает, увеличивая подачу ВЧ-сигнала на сетку следующего каскада. Резистор R13 позволяет плавно регулировать этот эффект. Низкие частоты регулируются цепью R6R7R8C6C7. Перемещая движок R7, можно как ослаблять (при движении вниз), так и поднимать (при движении вверх) НЧ-составляющую. Средние частоты плавно регулируются переменным резистором R11.
Фазоинвертор и оконечный каскад
Каскад на лампе VL2 работает как фазоинвертор, создавая два противофазных сигнала для двухтактного выхода. Это достигается за счёт снятия сигналов с анодного и катодного сопротивлений, которые равны по величине, но сдвинуты по фазе на 180°.
Оконечный двухтактный каскад на лампах VL3 и VL4 (6П14П) собран по ультралинейной схеме. Смещение образуется на резисторе R31. Для ультралинейного включения отвод на экранные сетки делается от 1/4 витков анодной обмотки трансформатора. Типовой режим работы в классе AB: Ua = 300 В, Ug2 = 300 В, Raa = 8 кОм. При выходной мощности 17 Вт и коэффициенте нелинейных искажений 4% требуется входное напряжение 10 В (эфф.).
Подбор и расчёт трансформатора ТАН
Для выбора конкретного трансформатора из ряда ТАН необходим расчёт. При мощности 17 Вт и Raa=8 кОм амплитуда напряжения на всей анодной обмотке составляет около 522 В. Эффективное напряжение — 185 В. Коэффициент трансформации для согласования с нагрузкой 8 Ом: nтр = √(8/8000) ≈ 1/31.6. Выходное напряжение на нагрузке при этом будет около 11.7 В, что хорошо согласуется с двумя последовательно включёнными накальными обмотками по 6.3 В (сумма 12.6 В).
Исходя из этого, напряжение на анодных обмотках должно быть 12.6 * 31.6 ≈ 398 В (половина — 199 В). Нужно подобрать трансформатор, у которого комбинация напряжений обмоток даст около 199 В. Отлично подходит, например, ТАН28-127/220-50, где можно использовать обмотки 110 В + 40 В + 56 В. Обмотка на 56 В идёт на экранные сетки, 40 В — промежуточная, а 110 В — непосредственно на аноды. Приведённое сопротивление нагрузки Raa получается около 8553 Ом. Также хорошо работают ТАН27 и ТАН29.
Для нагрузки 4 Ом можно использовать отводы накальных обмоток (5В + 1.3В + 1.3В = 7.6В), что даст выходную мощность около 14 Вт. Напряжение питания после выпрямителя должно быть около 315 В с учётом падения на общем катодном резисторе. Усилитель с таким трансформатором обеспечивает полосу частот 34...21000 Гц (-3 дБ) при мощности 8.5 Вт и обладает чётким, прозрачным звучанием.
Вид на монтаж УНЧ первого варианта с блоком питания
Блок питания УНЧ первого варианта
Монтажная плата УНЧ первого варианта
Рекомендации по деталям и настройке
Для более мягкого звучания можно зашунтировать оксидные конденсаторы в анодных цепях бумажными (КБГ-И 0.015 мкФ 400 В) или современными плёночными. Звук также сильно зависит от типа лампы во входном каскаде (VL2). Наиболее приятным считается звук с 6Н23П, но подойдут и 6Н2П, 6Н1П, 6Н6П с корректировкой резистора R22 для сохранения режима по постоянному току. Резисторы предпочтительны типа ВС или МЛТ.
Настройка включает проверку монтажа, установку режимов по постоянному току и балансировку выходного каскада. С помощью подстроечного резистора R27 выставляется равенство падений напряжения (около 0.8 В) на резисторах R32, R33 в цепях анодных обмоток трансформатора. Для минимизации фона переменного тока регулируется движок подстроечного резистора R1 в цепи накала ламп.
Печатная плата и расстановка элементов УНЧ первого варианта
Конденсаторы типа К78-2 на напряжение не менее 400 В.
Блок питания
Блок питания может быть выполнен в двух версиях: классический кенотронный (на EZ81, EZ80 или 6Ц4П) с П-образным LC-фильтром или более современный диодный мост с тем же фильтром. Кенотрон выглядит эффектнее, но диодный мост практичнее и компактнее. Блок может быть как в общем корпусе с усилителем, так и выносным.
Принципиальные схемы блоков питания УНЧ (две версии)
В качестве силового трансформатора, помимо указанных на схеме, можно использовать ТС-180, ТА-202+ТН-46, ТАН-107 или другие, подходящие по напряжениям и току.
Изготовление и монтаж печатной платы
Плата изготавливается из двухстороннего стеклотекстолита. Со стороны установки ламповых панелек оставляется максимальная площадь фольги, которая соединяется с общим проводом для экранирования. Монтаж ведётся в определённой последовательности: сначала панельки, затем элементы фазоинвертора и выходного каскада, потом входного каскада и регуляторов. Резисторы приподнимаются над платой, электролитические конденсаторы не должны её касаться. После монтажа плату желательно промыть и покрыть лаком УР-231.
Проводка выполняется проводом МГШВ-0.5. Провода накала свиваются. Корпуса переменных резисторов и шасси соединяются с общим проводом. Питание накала входной и выходной ламп лучше сделать раздельным.
Конструкция шасси
Шасси изготавливается из алюминиевого сплава (например, АМЦ) и представляет собой жёсткую коробчатую конструкцию. Предложенная геометрия позволяет разместить внутри несколько вариантов усилителей (на 6П14П или 6П3С) с общим или отдельным блоком питания.
Вариант второй: Усилитель с трёхполосным темброблоком
Вторая конструкция использует лампы 6Н2П (два первых каскада), 6Н23П (усилитель напряжения и фазоинвертор) и 6П14П в ультралинейном оконечном каскаде. Особенность — наличие трёхполосного регулятора тембра (НЧ, СЧ, ВЧ) между вторым и третьим каскадом, что обеспечивает широкие возможности коррекции тонального баланса.
Внешний вид второго варианта УНЧ
Фазоинвертор здесь выполнен по схеме с расщеплённой анодной нагрузкой, где сопротивление делится поровну между анодом и катодом, что и создаёт необходимые противофазные сигналы. Оконечный каскад аналогичен первому варианту.
Принципиальная схема второго варианта УНЧ
Ламповые панельки (второй вариант УНЧ)
Компоновка шасси (второй вариант УНЧ)
Монтажная плата (второй вариант УНЧ)
Автор испытал этот усилитель с трансформаторами ТАН29, ТАН41, ТАН55 и ТАН69, получив отличные результаты.
Юрий КУРБАКОВ, г. Тула
Литература
Гендин Г.С. Высококачественные ламповые усилители звуковой частоты. МРБ вып. 1235-1999 г.
Сидоров и др. Малогабаритные трансформаторы и дроссели. М., Радио и связь 1985 г.
Комаров С. Ламповые УМЗЧ с трансформаторами ТАН. Радио № 5-2005 г.
Комаров С. УМЗЧ на «телевизионных» лампах с трансформаторами ТН. Радио № 12-2005 г.
Комаров С. УМЗЧ на «телевизионных» лампах с трансформаторами ТН. Радио № 1-2006 г.
Кацнельсон Б.В. Ларионов А.С. Отечественные приемноусилительные лампы и их зарубежные аналоги. Справочник. М., Энергоиздат, 1981 г.
Справочник радиолюбителя. Под редакцией академика А.И. Берга. Госэнергоиздат, 1957 г.
Цыкин Г.С. Электронные усилители. М., 1963 г.