strona główna

                    mirror na stronie audioretro.pl        

skarabo.net

projekty audio >> projekty lampowe > prosty wzmacniacz Push-Pull, klasa A

Strona  skarabo.net  jest stroną hobbystyczną, więc nie wykorzystuję ciasteczek zapisanych na Twoim komputerze.  Ale oczywiście w każdej chwili możesz je wyłączyć w swojej przeglądarce.


projekty audio  >> projekty lampowe >
  I preamp Mini I preamp 1/2 I preamp Nr 1 I preamp Nr 2 i 3 I preamp RIAA I bufor I słuchawkowy OTL I gitarowiec I wzmacniacz SE I wzmacniacz PP I triodowiec I  
triodowy słuchawkowiec OTL I wzmacniacz PP, klasa A I


Wzmacniacz mocy Push-Pull, klasa A

Nie jest to nowy wzmacniacz, lecz odmiana wzmacniacza który opisałem na stronie "wzmacniacz PP". Ponieważ zmianie uległa tylko topologia wewnętrzna wzmacniacza (inne połączenia) z zewnątrz wzmacniacz wygląda identycznie, jak na zdjęciu poprzedniej wersji. Zmieniłem układ wzmacniacza z czystej ciekawości, ale i też dlatego, że dźwięk wersji PP nie do końca mnie satysfakcjonował. Dotychczasowy wzmacniacz jest prostą konstrukcją, o dość przeciętnych parametrach (ale i kosztach budowy), więc chciałem sprawdzić, czy w innej topologii układu wzmacniacz będzie sprawował się lepiej. 
Inspirację znalazłem na stronie: http://diyaudioprojects.com/Tubes/tubes.htm
Ponieważ przeróbka jest prosta i da się wykorzystać płytki drukowane, nic nie stało na przeszkodzie, by zmian dokonać i sprawdzić jak to będzie działać. 

Dotychczasowy wzmacniacz pracował w układzie przeciwsobnym (Push-Pull), w klasie AB, w trybie ultralinearnym (UL). Możliwa moc do oddania, przy rozsądnych zniekształceniach wynosi ok. 8-10 W mocy ciągłej, z możliwością powiększenia jej do ok. 13-17W przy zastosowaniu pentodowego  trybu pracy lamp mocy.

Nowa wersja wzmacniacza pracuje także  w układzie przeciwsobnym (Push-Pull), ale w klasie A, co jak wiadomo, znacznie ogranicza możliwość uzyskania większych mocy, bowiem sprawność wzmacniaczy w tej klasie jest niewielka, rzędu 20% (czyli, 80% dostarczonej mocy idzie "w powietrze" zamieniając się  w ciepło).
Konstrukcja wzmacniacza Push-Pull, nawet w klasie A, pozwala na zastosowanie trybów UL lub pentodowego, po odpowiednim połączeniu uzwojeń transformatorów wyjściowych (głośnikowych). Można też wbudować przełącznik trybów: triodowy-ultralinearny.

Tryb ultralinearny (UL) ma mniejszą moc, ale mniejsze zniekształcenia niż pentodowy, natomiast tryb pentodowy pozwala na uzyskanie większej mocy, ale kosztem nieco większych zniekształceń nieliniowych.

Kiedy możemy zastosować tryb UL?
Wtedy, gdy transformatory głośnikowe są odpowiednio nawinięte, czyli ich uzwojenia ANODOWE mają odczepy. 
Uzwojenie anodowe dla lamp pracujących w układzie przeciwsobnym (PP) składa się z dwóch symetrycznych uzwojeń z odczepem pośrodku. Lecz, jeśli z każdego uzwojenia wyprowadzimy dodatkowy odczep to uzyskamy możliwość pracy w trybie ultralinearnym, właśnie. Z praktyki wynika, że dodatkowy odczep wyprowadza się na 20% ilości zwojów (licząc od środkowego odczepu (słabsze działanie UL) lub 43% (optymalne działanie UL).

Gdy posiadamy transformatory głośnikowe w odczepami UL, możemy wybrać dowolną opcję pracy wzmacniacza: albo UL, albo tryb pentodowy,  w zależności od naszych potrzeb i oczekiwań.

Jak to podłączyć?

Zobacz na schemat nr 1 poniżej. Do środkowego odczepu uzwojenia anodowego podłączone jest  napięcie zasilania (+V), do skrajnych odczepów - wyjścia anod lamp mocy. 
Jeżeli  podłączymy siatki S2 pentod mocy (poprzez rezystor, lub nawet bezpośrednio) do odczepów O1 i O2 (schemat nr 1 poniżej) to uzyskamy tryb pracy ultralinearny (UL), który dzięki temu, że powstanie lokalne sprzężenie zwrotne, poprawi się charakterystyka wzmacniacza, zmniejszają zniekształcenia nieliniowe, ale kosztem pewnego zmniejszenia wydajności wzmacniacza. Efekt jest mniejszy gdy podłączymy do odczepów 20% lub większy, gdy podłączymy do odczepów 43-procentowych. Ponieważ wyprowadzenie odczepów komplikuje budowę transformatora głośnikowego, (podnosi cenę) zwykle zamawia się  tylko z jednym rodzajem odczepów albo na 20% albo 43%.

Gdy siatki drugie (S2) podłączymy bezpośrednio do napięcia anodowego (+V) to uzyskamy maksymalną wydajność wzmacniacza - jest to tryb pracy pentodowy (jak na schemacie nr 2, poniżej).

 

Opis schematu

Wersja pierwsza wzmacniacza 
(schemat nr 1)
Wzmacniacz mocy PP pracuje klasie A w trybie UL.
Patrząc uważniej zauważymy że wzmacniacz mocy nie ma odwracacza fazy, zachowuje się jak układy Single Ended (SE). Jak to możliwe w układzie Push-Pull? Otóż - jest to układ samosymetryzujacy tzw.  układ parafazowy o sprzężeniu katodowym  (long tailed pair, cathode coupled splitter, Schmidt inverter), znany głównie z przedwzmacniaczy i odwracaczy fazy. Układ ten czasami jest stosowany we wzmacniaczach mocy, w konstrukcjach, nazwijmy to "amatorskich". W każdym razie, nie spotkałem takiego rozwiązania w klasycznych, starych konstrukcjach lampowych. 
Lampa górna, L3 to zwykły układ ze wspólną katodą (WK), do której, do siatki (S1) przez kondensator separujący C2 doprowadzany jest sygnał audio z przedwzmacniacza. Dolna pentoda (L4) pracuje z układzie ze wspólną siatką, gdzie siatka pierwsza (S1) tej lampy, poprzez rezystor R15 dołączona jest do masy. 

Katody obu lamp są ze sobą połączone (pomińmy rezystory R8, R9, bowiem pełnią one rolę pomocniczą). Wspólny rezystor katodowy R7 zapewnia odpowiednią polaryzację siatek S1 pentod. Ponieważ lampa L3 odwraca fazę sygnału a lampa L4 nie, wspólne (poprzez katody) połączenie lamp powoduje, iż lampy pracują w układzie push-pull (przeciwsobnym).

Na tym schemacie (powyżej) lampy przedwzmacniacza pracują w układzie "wspólna katoda" (WK) i obie triody są połączone równolegle. Układ taki zapewnia odpowiednie wzmocnienie napięciowe, ma wystarczająco dobre parametry i jest bardzo łatwy do uzyskania na dotychczasowej  płytce wzmacniacza. Dobrze pracuje z lampą ECC83 (i jej odpowiednikami), natomiast lampy o większym nachyleniu charakterystyki (jak ECC88) przy połączeniu równoległym mają skłonność do wzbudzania się (bowiem nachylenie charakterystyki wzrasta dwukrotnie).

Wersja druga wzmacniacza

(schemat nr 2)
W tej wersji, we wzmacniaczu mocy zastosowałem pentodowy tryb pracy lamp wyjściowych. Czyli: odczepy na transformatorach głośnikowych nie zostały wykorzystane, a siatki drugie pentod (S2) zostały podłączone do zasilania anodowego (+V).

W przedwzmacniaczu zastosowałem układ z aktywnym obciążeniem (SRPP), który często jest wykorzystywany do sterowania wzmacniacza mocy nie wymagającego odwracania fazy (choćby w układach SE).
Oba układy przedwzmacniacza (wg schematu nr1 jak i nr2) w pomiarach zachowują się podobnie. 
Ostateczna wersja (schemat nr 3) jest mieszaniną obu projektów, tzn. stopień wejściowy - lampy w układzie WK połączone równolegle, a stopień mocy - tryb pentodowy, dla uzyskania nieco większej mocy niż z układu UL.


Wreszcie ostatnia wersja?

(schemat  nr 3)
W przedwzmacniaczu zastosowałem równoległe połączenie triod (L1, L2), bo tak było wygodnie, a nie z jakiś szczególnie ważnych powodów.
Rezystory R8 i R9 pełnią rolę rezystorów pomiarowych. Mierząc na nich spadek napięcia sprawdzamy czy prądy katodowe w obu lampach są jednakowe. Rezystancja powinna być mała (3-5 omów wystarczy) lecz ich wartość powinna być  jednakowa (rezystory najlepiej o tolerancji 1%), od tego bowiem zależy dokładność pomiaru. 
Kondensator w obwodzie sprzężenia zwrotnego, C4, należy dobrać zgodnie z opisem na stronie Wzmacniacz PP.

Generalnie należy się kierować opisem wzmacniacza na powyższej stronie. Nowa wersja różni się tylko kilkoma szczegółami, które podaję na tej stronie

Jeżeli masz pierwotną wersję...

Jeżeli ktoś ma zrobioną pierwotną wersję (PP, klasa AB z projektu "Wzmacniacz PP") i chciałby ją zmienić na nową, to trzeba pamiętać o jeszcze jednym szczególe. 
Nowa wersja (PP, klasa A) odwraca sygnał wyjściowy, więc, aby wzmacniacz nie zamienił się w generator (przez sprzężenie zwrotne), należy zamienić miejscami przewody wychodzące do transformatorów głośnikowych wg rysunku obok (zaciski 3 oraz 8 złącza CON3).
Można też sprzężenie zwrotne połączyć od nowa, wg opisu na stronie "Wzmacniacz PP".

Rysunek płytki drukowanej (do wersji wzmacniacza wg schematu nr 3, powyżej)


 

Układ elementów na płytce drukowanej na bazie płytki drukowanej z projektu "Wzmacniacz PP".

Kolorem niebieskim  zaznaczono zwory, które lutujemy od góry płytki, a dwie (żółta i zielona) pod podstawką lampową, od dołu płytki.
Kondensator C3, ze względu na duży rozmiar, lutujemy od spodu płytki, od strony druku.
Rezystory R7, R8, R9 w punkcie "P" lutujemy nad płytką "w powietrzu".
R7 powinien mieć większą moc, 3W, rezystor R11 - 1-2W. 
Pozostałe - 0,25W.

Opis płytki zasilacza oraz połączeń z płytkami wzmacniacza i transformatorami - znajdziesz na stronie: "Wzmacniacz PP".
Pozostałe uwagi - na tej stronie.

Jest to wersja płytki dostosowana do konkretnej obudowy. 
Umieszczenie elementów, prowadzenie masy i ścieżek może być inne, być może lepsze, dlatego warto szukać własnych rozwiązań.
 

Pomiary wzmacniacza

Ponieważ przerabiałem działający wzmacniacz, postanowiłem przerobić płytkę tylko jednego kanału i mierzyć parametry "starej" i nowej wersji, dzięki czemu miałem na bieżąco porównanie wad i zalet obu rozwiązań.
Robiłem kilka różnych wersji z różnymi wartościami elementów, dobierając je w miarę optymalnie (tak przynajmniej sądzę).
Parametry wzmacniacza nie są nadmiernie "wyżyłowane, tak by mógł dłużej służyć. Oczywiście, można uzyskać jeszcze większą moc wzmacniacza zasilając go wyższym napięciem i ustalając prąd podkładu (bias) na większą wartość, ale odbywa się to kosztem trwałości lamp, wiec przyjąłem ze ok. 70-80% wartości typowej będzie w sam raz.
Wzmacniacz mierzyłem oscyloskopem i generatorem sygnałów sinusoidalnych, trójkątnych i prostokątnych.

Pasmo przenoszenia mierzyłem przy obciążeniu wzmacniacza rezystorem 7,5 omów, o mocy wydzielanej na rezystorze (sinus) 1 W. 

Porównanie - podstawowe parametry trzech wersji:

Parametry: PP, klasa AB, ultralinear (stara wersja)PP, klasa A, ultralinear (nowy)PP, klasa A, tryb pentodowy (ostatnia wersja)
1. pasmo przenoszenia25 Hz - 30 kHz (-3 db)25 Hz-37 kHz (-3dB)25 Hz - 45 kHz (-3 dB)
2. moc znamionowaok. 8 W RMSok. 3,2 W RMSok. 5,9 W RMS
3. zniekształceniadość małe małe małe 
 

 

 

 

O ile pasmo przenoszenia od dołu zależy  głównie od konstrukcji (rozmiarów rdzenia) transformatora głośnikowego, to górne pasmo przenoszenia zależy od wielu czynników: konstrukcji  transformatora (sekcjonowania uzwojeń), głębokości sprzężenia zwrotnego, rodzaju lamp i układu w jakim pracują. 
Zaskakujące jest to, że tryb pentodowy ma najszersze pasmo przenoszenia.

3. Pomiary oscyloskopem

Oto kilka zdjęć oscylogramów.

Wzmacniacz PP, klasa AB, ultralinear (stara wersja)Wzmacniacz PP, klasa A, tryb pentodowy (nowa wersja)
 Sygnał trójkątny, 1 kHz.
Potencjometr podkręcony tak, by sygnał zaczął być obcinany (u dołu).
Sygnał trójkątny, 1 kHz.
Potencjometr podkręcony tak, by sygnał zaczął być obcinany. Sygnał ma mniejszą amplitudę (więc mniejsza moc wyjściowa).
Zaokrąglenia są u góry sygnału, czyli, wzmacniacz odwraca sygnał w stosunku do wersji "starej". 
Sygnał trójkątny, 1 kHz.
Potencjometr podkręcony na maksimum.
Jak widać, praca w klasie AB push-pull przy silnym przesterowaniu powoduje znaczne zniekształcenia sygnału. Oprócz obcinania wierzchołków powoduje też zniekształcenia podczas składania połówek sygnału (crossover distortion).
Sygnał trójkątny, 1 kHz.
Potencjometr podkręcony na maksimum.
Sygnał jest obcięty, ale brak zniekształceń crossover distortion.
Sygnał prostokątny, 1 kHz
Sygnał prawidłowy, tylko lekkie zaokrąglenia krawędzi prostokąta.
Sygnał prostokątny, 1 kHz.
 "Ząbek" w narożach prostokąta mówi o, albo o przesunięciach fazowych, albo o rezonansie wzmacniacza na wysokich częstotliwościach.
Sygnał prostokątny, 10 kHz
Zaokrąglenia sygnału świadczą o niezbyt wysokim paśmie przenoszenia (tutaj 30 kHz, czyli jest OK, ale szału nie ma).
Lekkie zafalowania świadczą o (niewielkim) rezonansie wzmacniacza w wyższych częstotliwościach.
Sygnał prostokątny, 10 kHz
Zaokrąglenia sygnału świadczą o niezbyt wysokim paśmie przenoszenia (tutaj 45 kHz, czyli całkiem przyzwoicie).
Lekkie zafalowania świadczą o (niewielkim) rezonansie wzmacniacza, lub przesunięciach fazowych
Sygnał prostokątny, 20 kHzSygnał prostokątny, 20 kHz

Modyfikacje

Oczywiście, jak każdą konstrukcję, także i ten wzmacniacz po kilku dniach odsłuchów zacząłem modyfikować.
Po pierwsze, nie dawało mi spokoju to, że sygnał zaczyna być obcinany niesymetrycznie (od góry) co jak wiadomo wprowadza duże zniekształcenia.

Układ wzmacniacza mocy jest samosymetryzujący w którym od wartości R7 zależy dokładność symetrii sygnału.  Im większa wartość, tym lepsze parametry. Jednocześnie od tego rezystora zależy wartość prądu podkładu lamp mocy. Dla napięcia zasilania ok. 300V dobrą wartością R7 okazało się 120 omów, wtedy prąd podkładu (jednej) lampy EL 84 wynosi ok. 45 mA (prąd katodowy). Na tym możliwości regulacji prądu podkładu się wyczerpują.

Dobrym rozwiązaniem (nie nowym, zresztą) jest użycie źródła prądowego. Źródło prądowe utrzymuje wartość prądu stałego w określonych granicach, natomiast dla prądu zmiennego stanowi dużą impedancję.
Najprostszym elementem, na którym można zbudować źródło prądowe jest stabilizator scalony LM317. Można użyć też tranzystorów, lub nawet lampy.
Dla wielu konstruktorów użycie półprzewodników w obwodzie lampy jest w najlepszym przypadku straszliwym "nietaktem", ale dlaczego nie?
Ostatecznie już rzadko używa się diody próżniowej w zasilaczu,  zastępując ją mostkiem diodowym z półprzewodników, często stosuje się filtr na tranzystorach w zasilaczu anodowym, czy nawet stabilizator w układzie żarzenia przedwzmacniaczy. bardzo modne są też hybrydowe wzmacniacze lampowo-tranzystorowe, lampizowanie odtwarzaczy CD/DVD, wbudowany do lampowca DAC czy inne pomysły.

Użyłem układu LM317. Rezystor  R7 ma teraz małą wartość dobraną tak, by przez LM 317 płynął prąd nie większy niż 80-90 mA. 
Wartość rezystora obliczamy wg wzoru: R=1,25/I, gdzie I to wartość żądanego prądu [A].

Tak więc wartość rezystora R7 jest: R=1,25/0,09=13,9 oma. Zastosowałem 15 omów.

Źródło wlutowałem w jednym kanale (dla zbadania jak to działa) i porównałem z drugim, nie zmienionym, obserwując obraz sygnału na ekranie oscyloskopu. Wyniki poniżej.

Dotychczasowy układ z rezystorem R7 - 120 omówUkład ze źródłem prądowym na LM 317

Sygnał trójkątny
Początek odcinania sygnału  przy podkręceniu gałką potencjometru (początek przesterowania wzm.).
W tym układzie odcinanie jest mocno niesymetryczne - górne szczyty sygnału są już zaokrąglane, dolne są jeszcze ostre. Amplituda sygnału ok. 18 Vpp,

Sygnał trójkątny
Przy znacznym podkręceniu gałki  potencjometru, odcinanie sygnału trójkątnego jest już symetryczne.
Amplituda sygnału jest wyższa, wynosi ok. 23 Vpp.
Sygnał trójkątny
Maksymalna wartość sygnału na wyjściu wzmacniacza (potencjometr podkręcony na maksimum).
Sygnał trójkątny
Maksymalna wartość sygnału 

Sygnał prostokątny, 1 kHz.
 "Ząbek" w narożach prostokąta mówi o, albo o przesunięciach fazowych, albo o rezonansie wzmacniacza na wysokich częstotliwościach. Jego wielkość jest w zasadzie nieznacząca.

Sygnał prostokątny, 1 kHz.
 "Ząbek" i lekkie zafalowania w narożach prostokąta - nie udało się skompensować tego całkowicie za pomocą C4. 

Jak widać zmiana wpłynęła korzystnie na parametry wzmacniacza - poprawiła się symetria sygnału wyjściowego i jednocześnie zwiększyła amplituda sygnału - a więc i moc wzmacniacza. 

Dlaczego uzyskałem korzystny efekt? 
Otóż układy tego typu, czyli samosymetryzujące, w układzie parafazowym, mają tym lepszą symetrię, im wyższą wartość będzie miał rezystor katodowy R7. 
Ponieważ jego wartość ustala prąd katodowy jaki ma płynąć przez  lampy (tutaj przez L3, L4), nie da się znacząco zwiększyć wartości R7, bowiem prąd katodowy będzie wtedy zbyt niski dla poprawnej pracy lamp mocy. Chyba że... zastosujemy źródło prądowe.

Źródła prądowe mają ciekawą cechę, korzystną z naszego punktu widzenia - otóż dla prądu stałego stanowią niski opór (czyli może płynąć duży prąd katodowy), natomiast dla prądów zmiennych - bardzo wysoki (a więc uzyskamy dobrą symetrię sygnału wyjściowego). 
Ponadto stabilizują wartość prądu stałego, utrzymując go na jednakowym poziomie, bez względu na zmiany napięcia (oczywiście w pewnych granicach), co  jest korzystne i do tego wartość tego prądu łatwo ustalić na żądanym poziomie.
Źródło prądowe można zbudować na lampie, tranzystorach, czy układach scalonych (jak powyżej - na LM 317).

Źródło prądowe na lampie stosuje się rzadko, a w układzie parafazowym - tylko jako przedwzmacniacz-odwracacz fazy w układach PP do sterowania lamp mocy. Ograniczeniem bowiem jest niewielki prąd, do tego lampa pracująca jako źródło wymaga zasilania dodatkowym napięciem (ujemnym).

Częściej lampowe źródło prądu stosuje się w przedwzmacniaczach napięciowych, jako obciążenie anody (zamiast rezystora anodowego), bowiem bardzo wysoka impedancja źródła dla napięć zmiennych pozwala na blisko 100% wykorzystanie wzmocnienia lampy. Układ taki znany jest pod nazwą "mu-follower", zainteresowani schemat znajdą w Internecie.
Jeszcze jako rzecz wartą rozważenia podam, iż podobne cechy - niski opór i wysoką impedancję - posiada dławik o dużej indukcyjności.
Dławiki o podanych cechach spotyka się w lampowych wzmacniaczach audio wysokiej klasy, jako obciążenie anody przedwzmacniacza (zamiast rezystora anodowego).

Źródła prądowe na tranzystorach bipolarnych lub MOSFET bardzo często stosuje się w półprzewodnikowych wzmacniaczach audio. Zwykle też stanowią integralną część układów scalonych mocy audio i innych.
Schematy źródeł prądowych znajdziemy w Internecie.

Kolejną zmianą w układzie wzmacniacza, było zwiększenie wartości sprzężenia zwrotnego. Zmniejszyłem wartość rezystora R13 do 20 k. 
Ponieważ odbyło się to kosztem wzmocnienia, zwiększyłem wartość rezystora R5 do 150k, by uzyskać nieco większą amplitudę na wyjściu lampy przedwzmacniacza.

Kolejna modyfikacja - zwiększyłem wartość kondensatora C4 do 100 pF, by zmniejszyć przerzuty  sygnału prostokątnego (tym samym skorygować przesunięcia fazowe sygnału). Poprawiło to nieco wysokie tony, które stały się mniej syczące.
Wartość C4 należy dobierać indywidualnie do każdego wzmacniacza.

Schemat nr 4

Odsłuchy
Słuchając muzyki można stwierdzić, że wzmacniacz posiada świetną stereofonię z ładnie poukładanym planem dźwiękowym. Wokale są może nieco zbyt wyeksponowane, czasem wysokie tony denerwują. 
Bas, mimo że wzmacniacz schodzi bardzo nisko, nie jest idealny. Mocna muzyka nie jest jego żywiołem.
Być może nie jest problemem jego niezbyt duża moc, bo podczas normalnego słuchania używa się zaledwie 1-2 W mocy, ale to, że ma niski współczynnik tłumienia (DF), co nie pozwala na lepszą kontrolę basu.
Oczywiście, wrażenia te odnoszę słuchając muzyki w moim systemie. W innym zestawie zabrzmi ona zapewne inaczej.

 

Wersja ostatnia - tryb triodowy

Sprawdziłem jak zachowuje się wersja pentody mocy pracujące w trybie triodowym.

Tryb triodowy pentody uzyskuje się bardzo prosto - siatkę drugą (S2) łączy się wprost, albo poprzez rezystor o niewielkiej wartości (100-200 omów) z anodą lampy. Wprawdzie tryb triodowy lampy ma mniejszą sprawność, ale wiele osób preferuje go, za korzystne zmiany  jakie wnosi.

Tryb triodowy pentody ma wiele zalet w porównaniu do typowej triody mocy:
- przede wszystkim taka trioda powstała z pentody ma zdecydowanie niższe (ujemne) napięcie sterujące potrzebne do wysterowania lampy. Gdy triody mocy do wysterowania potrzebują dziesiątek, a nawet setek volt napięcia ujemnego do wysterowania,  to np. pentoda EL84 w trybie triodowym potrzebuje 8 - 10V ujemnego napięcia siatki, a takie pentody jak  6P3S, 6L6, EL34 tylko 20-30V. 
- podobnie jak "klasyczna" trioda mocy ma niskie zniekształcenia i małą rezystancję wewnętrzną,
- jest duży wybór pentod mocy, z których można wybrać odpowiednią dla naszych celów, a wiele z nich ma bardziej korzystne charakterystyki niż triody mocy,
- można łatwo przełączyć z trybu triodowego na pentodowy (za pomocą przełącznika, czy przekaźnika) i uzyskać o wiele większą moc wzmacniacza pracującego w trybie pentodowym.

A oto zmiany na schemacie i na płytce drukowanej:

Zmiany zaznaczono pomarańczowym owalem.
By uzyskać tryb triodowy pentody, siatkę S2 pentody łączymy za pomocą rezystora Rt o wartości 100-200 omów z anodą, zamiast, jak to było w trybie pentodowym - z plusem zasilania anodowego.
Sposób przyłączenia rezystorów Rt na płytce drukowanej zaznaczono zielonym kolorem.
Wcześniej należy odlutować zwory łączące anody lamp z plusem zasilania, jak to było pokazane na rysunku płytki powyżej (jeżeli ktoś miał wersję pentodową wcześniej).

Jakie zaszły zmiany?

Najpierw zmiany dokonałem tylko w jednym kanale i mierzyłem podstawowe parametry obu kanałów (trybu pentodowego i triodowego) dla porównania.

1. Obraz sygnałów trójkątnego i prostokątnego na oscyloskopie - wizualnie oba sygnały (wersji pentodowej i triodowej) bez zmian. Natomiast maksymalna amplituda sygnału wersji triodowej niższa - pentoda 23 Vpp, trioda - 17 Vpp. Pomiaru dokonałem sygnałem sinusoidalnym, o częstotliwości 1 kHz, obciążenie - rezystor 10 omów. Pomiaru maksymalnej amplitudy dokonałem przy pierwszych oznakach obcinania wierzchołków sygnału, co jak przyjmuje się, oznacza że sygnał zawiera już 5-10% zniekształceń.
Tak więc maksymalna moc wydzielana na rezystorze pomiarowym dla trybu pentodowego wynosi 6,6W mocy RMS, a dla trybu triodowego 3,6W.
Spadek mocy maksymalnej ok. 45% dla trybu triodowego. Trzeba jednak zauważyć, że podana wartość to ciągła moc sygnału sinusoidalnego, natomiast moc sygnału audio zwykle jest dwukrotnie wyższa.  Ponadto, mierzyłem wzmacniacz ze sporym sprzężeniem zwrotnym, w przypadku triod niekoniecznie tak dużym, a które to niepotrzebnie "zjada" część wzmocnienia..
2. Pasmo przenoszenia - zbliżone. Tryb pentodowy  od 15 Hz - 31 kHz, tryb triodowy od 10 Hz (o dziwo!) do 32 kHz (obciążenie - rezystor 10 omów, sygnał trójkątny, spadek amplitudy sygnału na krańcach pasma -3dB).
3. Zmierzyłem też impedancję wyjścia wzmacniacza. Tryb pentodowy - 4,65 oma, tryb triodowy 3,0 omy. 

Po zakończeniu dokonywania zmian uruchomiłem wzmacniacz, zacząłem słuchać znajomych płyt.
I tu pewne zaskoczenie. Dźwięk jakby lepszy! Muzyka "rozpływa" się po pokoju, otwierając szeroko scenę między głośnikami. Góra spokojna, nie drażni, a co najważniejsze - zmienił się bas. Bas, może nie stał się idealny, trudno bowiem wymagać od kilkuwatowego wzmacniacza jakiejś potęgi, ale stał się wyraźniej kontrolowany, instrumenty nie buczą, ale słychać je wyraźnej na scenie muzycznej. 
Muzyki słucha się przyjemnie, chociaż taka prezentacja dźwięku nie wszystkim zapewne się spodoba, bowiem mamy tutaj kwintescencję "lampowego" dźwięku: piękny środek i - mimo wszystko - lekkie rozmycie skrajów pasma. 
Wzmacniacz nieźle sobie radzi z kolumnami o sprawności powyżej 90 dB, natomiast by zasilać kolumny o niższej sprawności warto jednak zainwestować w większą moc. No, ale to by była już inna konstrukcja wzmacniacza...

(W 2017 r.) Co by tu jeszcze zmienić...?

Jak to u konstruktorów bywa, "ostatecznie ostateczna" wersja nigdy nie jest ostateczna.

Tak było i z tym wzmacniaczem, przeszkadzało mi to, że trochę ogranicza go mała moc w wersji triodowej. Zrobiłem mały przegląd posiadanych lamp i pomyślałem, że może by zrobić prototyp nowego, mocniejszego wzmacniacza, w miarę możliwości, bezinwestycyjnie.

Mam kilka EL 34 i rosyjskich 6P3S. W obudowie udało się powiększyć otwory na lampy do wersji oktalowej, i pomyślałem, że jeśli się da, to chciałbym wykorzystać posiadane transformatory. Przeglądając karty katalogowe lamp, zauważyłem na stronie duncanamps.com ciekawą tabelę dotyczącą lamp 6L6, ale ponieważ rosyjska 6P3S jest przybliżonym odpowiednikiem tej lampy, więc zakładam, że uzyskam zbliżony efekt.

Zobaczmy na wiersz 4 poniższej tabeli:

6L6 Application Data
ClassVaVg2Vg1IaIg2RaSRkZoutPoutTHDNotes
A S/E350250-18.054.02.533,0005.23004,20011.015
A P/P27027072.58.5125 shared5,00018.54.0
A P/P36027050.09.5250 shared9,00024.04.0
A P/P (triode)325  42.0   375 shared8,0006.00.6 
AB2 P/P360270-22.569.08.06,60026.51.8
AB2 P/P360270-22.569.08.06,60026.51.8
AB1 P/P450400-37.0116 - 2105.6 - 22.05,60055.01.8
RF, C (CW)750250-45100650
RF, C (AM)600275-901006.542.5
RF, AB1750300-3515-703-872
RF, B750015-240120Input on g2, g1 connected to g2 via 20k ohms


Wynika z niej, iż przy zasilaniu 325V, w trybie triodowym klasy A wzmacniacza PP, najniższe zniekształcenia uzyskamy (THD - 0,6%), przy obciążeniu 8 kiloomów impedancji uzwojeń transformatora głośnikowego. A taką impedancję uzwojeń anodowych ma transformator dla lamp EL84, czyli transformatory głośnikowe już miałem. Niestety, przy tak wysokiej impedancji uzyskamy maksymalnie 6 W mocy, czyli zysk z mocniejszych lamp jest żaden. 
Zaleta - małe zniekształcenia.

W przedwzmacniaczu postanowiłem użyć ciekawych lamp EC86, (nie jest to połówka ECC86) których kilka udało mi się niedrogo kupić na portalu aukcyjnym.

EC86 jest zasilana niezbyt wysokim napięciem anodowym - 175V, ma dość duże nachylenie charakterystyki (14 V/V), wysokie wzmocnienie (68) i średnią impedancję wyjściową. Wewnątrz bańki znajduje się jedna trioda, więc do tego wzmacniacza w sam raz.

Opracowałem nową płytkę drukowaną i zmontowałem prototyp.  Jednocześnie zostawiłem na płytce po jednym wolnym złączu na kanał tak, by można było łatwo (po zmianie rezystorów R14 i R15) przejść w tryb pentodowy lub ultralineatny. Oczywiście powstawało wtedy pewne niedopasowanie impedancji transformatora głośnikowego, ale temat zostawiłem na później.

Schemat wzmacniacza.
 R11 ustala prąd płynący przez LM317, a tym samym przez katody lamp L2 i L3. 

Dobieramy go tak, by ustalić żądany prąd katodowy wg wzoru: R= 1.25/I , czyli dla prądu 125mA (0.125A) - rezystor 10 omów. Taką wartość zastosowałem, by nie przeciążać lamp. Przez jedną lampę płynie więc ok. 62 mA prądu.
Stabilizatory LM 317 mocno się grzeją, warto dać większe radiatory.
 
R8 i R9 są to rezystory pomiarowe (oba jednakowe, najlepiej o tolerancji 1%), służące do pomiaru prądu katodowego poszczególnych lamp mocy L1 i L2.
Kondensator C6 i rezystor R13 - na wszelki wypadek zastosowałem w lampie L3, by jej siatka S1  pracowała w podobnych warunkach jak jak siatka S1 lampy L2. 
Czy to faktycznie coś daje - nie wiem, spotkałem takie rozwiązanie w Necie.

Po pomiarach, zrezygnowałem ze sprzężenia zwrotnego (usunąłem C5* i R16*), ponieważ wzmacniacz pracuje stabilnie i ma niezłe pasmo przenoszenia.

Uruchomiłem wzmacniacz

Pierwsza, prototypowa płytka drukowana.

Pomiędzy lampami mocy widać LM317 na radiatorze, jako źródło prądowe, do stabilizacji prądu katodowego lamp 6P3S.

W ostatecznym układzie zrezygnowałem ze sprzężenia zwrotnego, wzmacniacz pracuje stabilnie i ma wystarczające pasmo przenoszenia (19Hz-35 kHz)

Stara obudowa, nowe, inne lampy.

 

Lampy 6P3S mają specyficzną właściwość - elektrony wybiegające poza anodę uderzają w szkło lamp. które w tych miejscach, pod wpływem bombardowania świeci na niebiesko. 

Świecenie na niebiesko lamp mocy i innych (blue glowing) jest dość często spotykanym zjawiskiem.
W niektórych przypadkach świecą resztki nie pochłoniętych przez getter, zjonizowanych gazów i wtedy nie jest to korzystne zjawisko.

Świecenie ścianek szkła nie jest mocne, przy świetle dziennym prawie niewidoczne.
Błękitną poświatę widać wyraźnie wieczorem, przy zgaszonym świetle.
Po kilkunastu dniach pracy lamp, świecenie wyraźnie zmniejszyło się, nie jest już tak intensywne (zdjęcie z pierwszych dni pracy lamp).

 

Wady i zalety

Wzmacniacz gra bardzo łagodnie, szczegółowo, wysokie tony nie drażnią. Bas jest wystarczający i o dziwo, wyraźnie mocniej zarysowany niż w kilkakrotnie mocniejszym Gainclone. Do słuchania małych składów, jazzu, wokalu jest idealny.
Wadą jest jednak mała moc, bowiem w tym trybie (triodowy, klasa A) udaje się wycisnąć przy  niskich zniekształceniach ok. 3 W mocy, więc szału nie ma.
Pomiaru dokonałem na rezystorach 8,2 oma/5W sygnałem sinusoidalnym 1 kHz.
Przy moich kolumnach o sprawności 89 dB  "normalną" głośność uzyskuję przy ustawieniu potencjometru na godz. 11-12 (na godzinie 14 pojawiają się zniekształcenia, widoczne na ekranie oscyloskopu).
Owszem, można jeszcze wycisnąć 1-2 W mocy więcej, ale kosztem podniesienia prądu katodowego lamp mocy, co jak wiadomo nie jest korzystne dla ich trwałości.

Wzmacniacz zrobiłem z ciekawości, praktycznie bezinwestycyjnie, bowiem wykorzystałem posiadane elementy. Na skuteczniejszych kolumnach (powyżej 90 dB) można słuchać nawet mocnego rocka, chociaż charakter dźwięku  klasyfikuje ten wzmacniacz do słuchania łagodniejszej muzyki.



Bezpieczeństwo:

We wzmacniaczu lampowym występują wysokie napięcia. Dlatego tak podczas projektowania jak i budowy urządzenia musimy zachować pewne procedury które zapewnią bezpieczeństwo nie tylko podczas prób i testów ale i podczas jego późniejszego użytkowania.
Największe zagrożenie niesie obwód zasilania prądem sieciowym. Dlatego, tak przewody zasilające, transformator, gniazda, wyłączniki itp. powinny być dobrej jakości, dostosowane do pracy przy napięciu 230 V (dobrze, gdy posiadają znak CE). Miejsca połączeń powinny być dokładnie izolowane. Najlepiej jeśli zasilanie sieciowe tworzy oddzielny, odpowiednio izolowany obwód, oddalony od pozostałych elementów układu.
Montaż jak i wszelkie przeróbki wykonujemy ZAWSZE po wyjęciu wtyczki z gniazdka sieciowego.
Dotknięcie urządzenia pod wysokim nawet napięciem nie jest groźne pod jednym warunkiem - nie będzie przepływu prądu. Stąd doświadczeni elektronicy tak pracują z urządzeniami pod napięciem, by ciało nie tworzyło obwodu zamkniętego. Jednym słowem pracują "z jedną ręką w kieszeni".
Przed uruchomieniem urządzenia należy sprawdzić prawidłowość lutowania kondensatorów elektrolitycznych (plus do plusa, minus do minusa). Odwrotne wlutowanie kończy się najczęściej wybuchem kondensatora.
Urządzeń nie przetestowanych w dłuższym okresie czasu nie należy pozostawiać włączonych bez opieki.
Metalowa obudowa urządzenia powinna być uziemiona, kabel zasilający i gniazdko sieciowe powinny mieć sprawny obwód uziemienia.

Proponowany wzmacniacz jest dość trudnym i kosztownym przedsięwzięciem. Występują w nim wysokie, niebezpieczne dla zdrowia napięcia. Dlatego nie polecam go niedoświadczonym elektronikom. Niepełnoletni konstruktorzy powinni go budować za zgodą i pod opieką dorosłych.


Zanim zaczniesz pracować z wysokimi napięciami, poczytaj o skutkach działania prądu na organizm człowieka na stronie "Bezpiecznie!"

Bądź ostrożny! Zawsze pracuj uważnie i z wyobraźnią.

Urządzenia elektroniczne zwykle są zasilane z sieci 230V. 
Napięcie sieciowe jest niebezpieczne, dlatego stosuj przemyślane rozwiązania swoich konstrukcji tak, by nie narazić siebie i innych użytkowników na porażenie prądem elektrycznym! 
 

W urządzeniach lampowych występują wysokie napięcia. Wszelkich regulacji dokonuj przy wyłączonym zasilaniu i po rozładowaniu kondensatorów wysokonapięciowych!

Lampy i niektóre elementy rozgrzewają się do wysokiej temperatury.  Łatwo o poparzenie!


projekty audio  >> projekty lampowe >
  I preamp Mini I preamp 1/2 I preamp Nr 1 I preamp Nr 2 i 3 I preamp RIAA I bufor I słuchawkowy OTL I gitarowiec I wzmacniacz SE I wzmacniacz PP I triodowiec I  
triodowy słuchawkowiec OTL I wzmacniacz PP, klasa A I


powrót do góry >

I strona główna I audio-retro I projekty audio I w wolnym czasie I warto odwiedzić I  

©  2015-2020 | Projekt strony: S.C.  |  Wszelkie prawa zastrzeżone