Коротко, в основном фото (перезалил в хорошем качестве). Сразу скажу, что опыта и познаний в радиотехнике было мало, сделал много ошибок. Не являясь фанатичным любителем теплого лампового звука, для меня был интересен сам процесс сборки.
Самое сложное - найти выходные трансформаторы. Себе купил уже готовые от усилителя ТУ-100М (долго не выбирал, взял какие были). Каркас делал из алюминиевого профиля и запасом по прочности немного переборщил.
Верхнюю часть корпуса сделал из 3мм стали. Отверстия для трансформаторов и ламп были вырезаны лазером. Дно тоже было вырезано из 2мм стали с вентиляционными отверстиями:
Передняя панель из куска алюминия:
Схема
Оконечный усилитель собран по двухтактной схеме на двух лампах Г-807. Предварительный усилитель содержит два каскада усиления, собранных на двойном триоде 6Н9С (зарубежный аналог 6SL7).Достоинства 6Н9С:
1) Лампа изначально разработана для звукового применения;
2) Два триода в баллоне;
3) Высокая линейность;
4) Широкое распространение, невысокая цена.
Недостатки 6Н9С:
1) Высокое внутреннее сопротивление.
Предоконечный усилитель (промежуточное звено между однотактным и двухтактным усилителями) собран по фазоинверсной схеме на двойном триоде 6Н9С, основное назначение –формирование из входного сигнала двух взаимно противофазных, равных по амплитуде сигналов. В схеме ТУ-100М лампа усиливает входной сигнал и усиленное ею напряжение поступает на сетку лампы первого плеча двухтактного усилителя.
Часть выходного напряжения первой лампы фазоинверсного усилителя подается на вход второй лампы этого усилителя. Напряжение, усиленное второй лампой фазоинверсного усилителя, поступает на сетку лампы второго плеча двухтактного
усилителя. Таким образом для первого плеча двухтактного усилителя сигнал проходит через одну лампу, а для второго через две.
Было бы лучше, если напряжение, подаваемое на вход первого плеча, было бы равно напряжению на вход второго плеча. Сделал немного другую схему, с измененным фазоинверсным каскадом.
Преимущества:
1) Пониженные требования к фильтрации напряжения питания;
2) Крайне низкий уровень шумов;
3) Равные выходные напряжения плеч.
На форумах нашел еще один вариант:
Панельки для ламп 6Н9С:
В корпусе усилителя собран ЦАП с возможностью подключения к компьютеру по USB:
Наладочный вариант:
Экраны трансформаторов, первые наброски на бумаге:
Вырезаны из 2мм стали:
После подгонки напильником и шлифовки:
Еще немного фотографий:
Немного почистил:
Цена: неоправданно дорого.
Проще купить готовый за 4-5 тыс руб. Но если кому-нибудь будет нужно, могу скинуть файлы для резки и для печатных плат.
Добрый день!
Измерения - дело долгое, но еще больше времени занимает обработка результатов и их оформление. Но вот я все же нашел возможность подготовить несколько графиков, хотя бы для одной отдельной схемы.
Внимание:
Я меееедленный: пишу тут редко, чаще всего когда хочется отлынить от работы)). А все новое и интересное, неизменно в свежем виде, сразу попадает в инстаграм. Кликайте СЮДА , переходите на мой аккаунт и подписывайтесь:) Я всегда буду очень Вам рад! Приятного чтения:)
Примечание:
описанный модуль лампового усилителя напряжения
(его фото в самом низу)
, пока лежит без дела и неторопливо ищет себе нового владельца). Если вдруг Вас он заинтересует - пишите мне в комментариях, либо в соц.сетях (ссылки на них в конце статьи). А еще есть пара лишних пустых плат:)
Подопытная схема:
Это ламповый каскад с общим катодом и источником тока в аноде. От очень распространенной схемы с резистором в аноде он выгодно отличается возможностью изменять режимы лампы в значительно более широких приделах, точнее настраивая под задачу, и в конце-концов получать недостижимые для обычного лампового резистивного каскада результаты.
В схеме стоит лампа 6Н1П - достойный и доступный представитель ламповой братии. Если верить форумам и отзывам некоторых любителей ламп, главный ее недостаток - низкая цена и наличие в продаже в очень больших количествах. Из-за недостатка элитарности и уникальности ее часто объявляют негодной для звука:).
Впрочем, на 6Н1П свет клином не сошелся, и в схему, можно поставить любой другой триод. 6Н23П, 6Н6П, 6Н2П, 6Н8С и т.д... каждый может выбирать лампу на свой вкус). Все, что нужно будет сделать - изменить резистор R3 и отрегулировать источник тока резистором R6.
Кстати, очень хорошо с источником тока в аноде работает лампа 6Н23П. Особенно при низких напряжениях питания. Во всяком случае, гораздо лучше чем при тех же напряжениях, но с анодным резистором. Уже как два месяца хочу эти данные отдельной статьей опубликовать, но что-то никак не получается:(.
Добавлено 22.08.2018: вот все-таки, после долгого откладывания, запись о 6Н23П появилась. Схемы, результаты измерений и сравнения по ссылке .
Вернемся к лампе 6Н1П:
Измерения проводились для девяти случаев. Ток покоя (Ia ), принимал одно из трех значений: 4.2 мА, 7.0 мА, 9.0 мА. Для каждого из них повторялись измерения с тремя значениями нагрузки Rн : 10 кОм, 50 кОм, 100 кОм. Для всех сочетаний Ia и Rн снимались спектры искажений при пяти разных уровнях выходного сигнала (Uвых.амп. ): 2.5 В, 5 В, 10 В, 20 В, 40 В (амплитудные значения).
Значения Rн и Uвых.амп. выбраны такими, какие встречаются или могут встретиться в наших гибридных и чисто ламповых усилителях. Анодный ток ограничен сверху допустимой мощностью лампы. Снизу же ограничения, как такового, нет, но при значениях менее 4 мА искажения во всех измерениях имеют длинный спектр, и потому для нас не имеют практической ценности и противопоказаны к применению.
Все результаты свел в графики, а их в свою очередь собрал в один большой рисунок:). Ряды сгруппированы по сопротивлению нагрузки, столбцы - по току покоя. Спектры искажений для разных уровней выходного сигнала нарисованы разными цветами. Возможно, такое оформление перегружено и не очень удобно для восприятия, но лучше демонстрирует основные закономерности.
Примечание: в обычном каскаде (с резистором в аноде), из-за того что ток покоя и сопротивление нагрузки лампы жестко связаны, режимы, соответствующие двум нижним рядам графиков, недоступны. Придется довольствоваться режимами близкими к трем верхним, или понижать ток анода.
А вот ссылка на результаты представленные в виде таблицы
Чуть-чуть о том, что же тут видно:
Вообще я хотел только показать результаты, а выводы оставить за пределами статьи. В конце-концов каждый может сделать их сам:). Но после размышлений все же посчитал необходимым обозначить некоторые очевидные закономерности:
1. Вполне ожидаемо, уровень искажений падает, когда растет сопротивление нагрузки. Но чем выше ток анода лампы (а вместе с ним и ее крутизна), тем менее заметно влияние нагрузки на искажения. Поэтому в гибридных усилителях, в которых к выходу лампового предварительного усилителя подключается полупроводниковая схема с невысоким входным сопротивлением, необходимо увеличивать анодный ток лампы.
2. Можно взглянуть на ситуацию и под иным ракурсом: ток анода сильно влияет на уровень и спектр искажений, но чем выше сопротивление нагрузки, тем меньше это влияние заметно. Т.е. в чисто ламповых схемах, в которых сопротивление нагрузки может быть очень высоким, ток анода можно снизить, не сильно беспокоясь о проблемах с линейностью.
3. Из графиков хорошо видно, что при работе с амплитудами выходного сигнала до 20 В, лампа 6Н1П почти во всех режимах имеет красивый спектр с низким уровнем и потому хорошо подойдет для гибридных усилителей мощности и отлично для ушников.
Немного других цифр:
Не меньше меня интересовал коэффициент усиления по напряжению, его зависимость от выбранного анодного тока и сопротивления нагрузки. Результаты для наглядности опять-таки свел в график:
Вывод: нужный коэф. усиления можно легко настроить, меняя сопротивление нагрузочного резистора и анодный ток. Впрочем, чтобы не пострадала линейность каскада, стоит при выборе тока и нагрузки сверяться с графиками спектров искажений.
Еще стоит обратить внимание на то что с ростом тока покоя уменьшается напряжение смещения лампы (напряжение на резисторе R3). А вместе с ними и допустимый уровень входного сигнала. Напряжения смещения и соответствующий им сопротивления резистора R3 сведены в график:
Этот предварительный усилитель воспроизводит звук высокого качества, который максимально близок к оригиналу. Он выполнен с использованием лампы 5687, которая является двойным триодом. Пусть это малознакомое многим радиолюбителем название вас не пугает: её можно с успехом заменить на наши 6Н1П - 6Н3П.
В схеме лампового усилителя используется светодиодный стабилизатор и выходной трансформатор японской фирмы Тамура A4714. Предварительный усилитель использует двойной разрез лампы 5687, две триодные пробки для каждого канала, с каждого раздела, используя свои собственные сетки сопротивлением 220 Ом и свою пару зеленых 4 вольтовых светодиодов. Двойная секция используется для снижения лампового сопротивления, в результате чего улучшается её совместимость с выходным трансформатором, входная обмотка которого имеет сопротивление 5 кОм, а выходная 600 Ом. Эксплуатационное напряжение лампы 5687 составляет 115 В и 4 В, ток 25 мA. Первоначально была сделана попытка питать накал нити лампы переменным током, однако это привело к неоправданно большим помехам, поэтому используется для нагревателей постоянка.
Источник питания
В блоке питания использует лампа, мощный кенотрон RCA-83. Полупроводниковый аналоговый таймер OMRON применён для задержки питяния анодов ламп, чтобы была возможность при помощи выпрямителя производить разогрев. Последние 2 RC цепочки (резистор 3,6 кОм, конденсатор 220 мкФ и резистор 3,9 кОм, конденсатор 10 мкФ) отдельные для каждого канала, в дальнейшем вместо них планируется ставить CCS, так же для каждого канала свой. Конденсатор на 10 мкФ обязательно поставить из полистирола. Два дросселя 50H, сопротивлением 55 Ом. Для питания нити накала выпрямителя, лампы RCA-83, используется напряжение 5 В. Разогрев ламп 5687 обеспечивает диодный мост, собранный на быстродействующих диодах MUR860, за ним стоят 5 электролитических конденсаторов по 10 000 мкФ каждый. Стабилизатор LM317 совместно с резистором сопротивлением в 1,5 Ом обеспечивает напряжение в 11,5 вольт и ток в 830 мА. Для получения дополнительных сведений о конструкции блока питания рекомендуется смотреть статьи о проектировании источников питания для ламповых усилителей.
Изготовление корпуса
Ширина шасси определяется шириной выходного трансформатора, так как он является наиболее габаритным компонентом. В заготовках необходимо выдержать размеры их сопрягаемых частей. До начала сборки нужно самостоятельно просверлить необходимые отверстия под разъёмы и прочие установочные компоненты.
В окрашенные и высушенные панели вставляются установочные компоненты. Верхняя панель окрашена не была, она подверглась шлифовке и осталась цветом соответствующим цвету натурального алюминия.
Основой для этого лампового предусилителя будут распространённые однотактные в триодном включении. Мы спроектировали универсальный предварительный усилитель, который будет хорошо работать с широким ассортиментом радиоламп. Лампы можно ставить следующие - двойной триоды (без изменений цоколёвки): 12AU7, 12AV7, 12AY7, 12AT7/12AZ7 и 12AX7.
Схема предусилителя на лампе
Ламповый предусилитель на самом деле очень прост. Регулятор громкости (P1 на схеме) стоит на ламповом выходе, чтобы гарантировать, что уровень шума будет максимально низкий. Входной резистор (470k на схеме) может быть от 100к до 1м. Он нужен чтоб правильно нагрузить источник входного сигнала.
Схема выпрямителя питания лампы
Было решено, что сделаем простой выпрямитель на кенотроне для питания предусилителя. На малых уровнях тока (5-10 мА), падение напряжения в вакуумной трубе диода очень мало - всего 4 В для данного устройства. Пульсации выхода БП составляют 1,2 мВ на 257 В. То есть -107 дБ, короче получается очень тихий блок питания. Обратите внимание, конденсатор после выпрямителя 6CA4 не должен превышать 50 мкФ ёмкости.
Корпус сделан из алюминия, листовой алюминиевый внешний корпус и внутренняя панель. Для упрощения, решили смонтировать все компоненты на верхней панели. После постройки преампа просто вставьте его в корпус.
Блок питания, все компоненты, собраны на левой стороне блока, а компоненты предусилителя справа. Внутри металлический экран между двумя секциями. Одна важная особенность этой конструкции - переключатель ground lift . Всё шасси заземляется через разъем, его контакт заземления. Земля сигнала изолирована от корпуса переключателем ground lift . Это в некоторых случаях позволяет избежать гула, вызванного контуром заземления, когда оба корпуса заземлены через аудиоразъем. Далее показан вид компонентов предусилителя перед испытаниями.
Тестирование универсального лампового предусилителя
Первый шаг после сборки - это питание. Надо проверить все основные точки напряжения в схеме. Все напряжения должны быть в пределах разумной погрешности. Для настроек понадобится сигнал-генератор с регулируемым выход, двухканальный вольтметр переменного тока и осциллограф. Вот фотография устройства, в процессе наладки.
Генератор сигналов позволяет проверять ламповый предварительный усилитель на различных частотах и уровнях входного сигнала, осциллограф показывает форму входного и выходного сигналов, а вольтметр позволяет непосредственно вычислить коэффициент усиления на любой частоте. Вот графики усиления и фазы генерируемых сигналов.
Предупреждение : этот ламповый предусилитель использует высокое напряжение до 270 вольт. Прикосновение к потенциалам напряжения такой величины может привести к травме. Если вы не знакомы с проектами, которые используют эти уровни напряжения, настоятельно рекомендуется изучить технику безопасности.
Назначение устройства – усиление сигнала до такого уровня, который более приемлем для последующего усиления оконечными усилителями мощности. На предусилители возлагают функции коммутации, регулировки тона сигнала, использование как усилитель для наушников, различные эффекты и прочее. Тут простейший вариант - просто плата лампового преда. Лампы в комплекте.
Цена
Стоит этот аппарат примерно одинаково на али и ебее в районе 10-14$
Как прислали
Упаковали просто в поролон. Хорошо, что лампы не разбились.
Внешний осмотр пациента
Размер платы - 76 x 74 x 20mm. Три отверстия для установки в корпус на стойках - девайс стоит не очень устойчиво на ровной поверхности.
Включаем
Для включения предусилка нужно ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ 12 В 1 А
. От постоянного напряжения аппарат не будет работать. См схему ниже. Я использовал трансформатор на 12 В и полтора ампера. Подключать прямо к плате или через разъем питания типа «папа» с диаметром штыря 5.5*2.5 мм.
Подсветка ламп светодиодами снизу для меня была загадкой всегда. Через некоторое время лампы нагреются до градусов 45-50. Сильно греется большой двухваттный резистор слева от регулятора громкости. Включение питания совмещено с регулятором громкости.
Схема аппарата
Сам хотел нарисовать, но кто-то сделал в инете это за меня. Проверил. совпадает.
Даташит на лампу - китайский пентод 6J1:
Часто китайские «ламповые» усилители работают так: стоит лампа (иногда даже неподключенная). После лампы установлены транзисторы, которые и усиливают звук. Тут все по честному, правда на лампы подают анодное напряжение 56 вольт.
Схема подключения такая:
Тесты
Проверил перед включением постоянку на выходе усилителя. Все ок.
Проверим усиливает ли пациент сигнал. Как нагрузку на выход подключаем УНЧ Hi-Fi класса.
Подадим 1 кГц-0.3 Вольта на вход пациента. Такие параметры обычно имеет выход на наушники сотового телефона или mp3 плеера.Посмотрим с помощью осциллографа, что на выходе у испытуемого. 
. Входной сигнал - синий (0.32 В), выходной - желтый (1.96 В). Как видно по картинке - усилитель усиливает сигнал и функцию предусилителя выполняет. Правда синусоида перевернута относительно исходного сигнала.
Синусоида на выходе - без искажений, симметрия соблюдена. Все ок: 
Прямоугольник и треугольник - все ок:
Выходное сопротивление этой платы - около 3 кОм. Соответственно использовать ее в качестве усилителя для наушников нельзя. По факту при работе с наушниками 16-50 Ом усилитель сигнал не усиливает, а уменьшает. Но басы звучат хорошо. Вывод: подключать этот пред только к УНЧ.
К регулятору громкости претензий нет. На слух искажений баланса, щелчков, звука на нулевой громкости не заметил.
Впечатление от прослушивания
Знаменитого «теплого» лампового звучания нет. Пациент скорее «смягчает» звук. Басы звучат «бархатно». Какие-то инструменты начинают звучать более выражено и интересно. Со стереоэффектом проблем нету. Каналы в кашу не смешиваются. Со сценой все ок. Интереснее всего звучат стили типа New Age, баллады всякие, джаз, классика. Понравилось как на аппарате играют Enigma, Blackmore’s Night, Yanni, Вангелис. Для музыки типа рока или металла аппарат не очень звучит из-за указанного выше «умягчения» звука.
У аппарата есть одна проблема. Если увеличивать усиление больше режима 0.3 В -> 2 В, тогда становиться слышен низкочастотный гул 50-100 гЦ. Пробовал поместить трансформатор в экран, экранировать провода питания. Фон не уменьшается. Возможно обусловлен схемой питания и разводкой платы. Высокий уровень фона хорошо виден на спектрограмме. Сигнал не подан на вход усилителя. Регулятор громкости в нулевом положении:
При подаче сигнала этот фон никуда не уходит:
Выводы
Интересный недорогой ламповый аппарат. Трансформатор (вилка, предохранитель) для этого аппарата стоят дороже платы. Если гонять на разумной громкости, то фонового гула не слышно. Получаем приятный «мягкий» звук, который вы не сделаете ни каким цифровым «улучшателем» или эквалайзером. И любимая музыка зазвучит приятнее и с новым оттенком.
