dla nielampowców (1)
Dodatkowe materiały
do artykułu
publikujemy na CD-EP
Lampy w ostatnich latach przeżywają swój renesans.
Charakterystyczne, bardzo ciepłe i przyjemne brzmienie wzmacniaczy
lampowych, zaczęto doceniać dopiero wtedy, gdy sklepowe
półki zapełniły urządzenia półprzewodnikowe. Dziś na firmowy
wzmacniacz lampowy trzeba przeznaczyć spore pieniądze, ale
nie gorszą jakość można uzyskać budując go znacznie taniej we
własnym zakresie.
Rekomendacje:
zamysłem autora było zawarcie w artykule jak najwięcej treści
edukacyjnych, stąd wykonanie wzmacniacza polecamy szczególnie
tym Czytelnikom, którzy chcą się po raz pierwszy zmierzyć
z lampowym żywiołem.
W artykule został opisany
kompletny wzmacniacz lampowy,
świetnie nadający się do wykona-
nia nawet przez mało doświadczo-
nych elektroników. Dla zwiększenia
przejrzystości opisu układ wzmac-
niacza podzielono na trzy bloki:
tor audio, zasilacze oraz włącz-
nik. Zaczniemy od najważniejsze-
go, czyli toru audio. Jego schemat
przedstawiono na
rys. 1
.
Tor audio składa się z dwóch
części: stopni napięciowych (ste-
rujących – jest to układ William-
sona) oraz stopnia mocy (końco-
wego). Do potencjometru głośności
(P1) doprowadzony jest sygnał li-
niowy o maksymalnej amplitudzie
775 mV. Jako źródło sygnału do-
skonale nadaje się np. odtwarzacz
DVD. Kable wejściowe powinny
być ekranowane, gdyż nawet małe
zakłócenia zostaną wzmocnione
wiele razy. Rezystor R1 polaryzuje
siatkę triody V1/1, dzięki temu po-
siada ona potencjał zerowy (masy).
Dzieje się tak, gdyż teoretycznie,
prąd w siatce lampy elektronowej
nie płynie, nie ma więc także
spadku napięcia na R1. Przez rezy-
stor R4 przepływa już prąd, przez
co występuje na nim pewien spa-
dek napięcia. Ten właśnie spadek
„podnosi” potencjał katody V1/1
powyżej potencjału masy. Ostatecz-
nie siatka ma niższy potencjał niż
katoda. Taką polaryzację nazywamy
automatyczną. Modulując napięcie
siatki, powodujemy modulację prą-
AVT-5142
W ofercie AVT jest dostępna:
– [AVT–5142A] – płytka drukowana
PODSTAWOWE PARAMETRY
• Płytka wyłącznika o wymiarach 62x37 mm, wzmacniacz montowany „na pająka”
• Konfiguracja wzmacniacza: układ napięciowy Williamsona
• Stopień mocy: triodowy push-pull, klasa AB1
• Stała polaryzacja lamp mocy
• Logarytmiczny wskaźnik wysterowania
• Maksymalna moc wyjściowa (bez przesterowania wzmacniacza): 2x7 W (Uwej=1,24 Vrms; f=1 kHz,
sinus;
THD=1,2%)
• Pasmo przy spadku 3 dB: 32 Hz...18,5 kHz
• Nominalna impedancja obciążenia: zależna od transformatora (w prototypie 3
V
)
• Czułość wejściowa dla max mocy (2x7 W): 1,24 Vrms
PROJEKTY POKREWNE
wymienione artykuły są w całości dostępne na CD
Tytuł artykułu
Nr EP/EdW Kit
Bufor lampowy
EdW 12/2003 AVT-2690
Przedwzmacniacz lampowy
EdW 8/2004 AVT-2729
Lampowy wzmacniacz słuchawkowy
EdW 1/2005 AVT-2744
Wzmacniacz lampowy z PCL86
EP 2/2005 AVT-455
Stereofoniczny wzmacniacz lampwy
EdW 6-7/2005 AVT-2754
Lampowy wzmacniacz gitarowy
EdW 12/2005 AVT-2772
Wzmacniacz lampowy na ECL86 w układzie SE
EdW 4/2006
Lampowy wzmacniacz akustyczny 2x30 W
EP 4/2008
Lampowy korektor dźwięku
EdW 7/2008
24
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2008
Rys. 1. Schemat ideowy toru audio
Rys. 2. Schemat elektryczny zasilacza anodowego lamp: a) 6H13C, b) 6H8C, c) 6H13C
wertera. Rezystor R6 także pola-
ryzuje siatkę sterującą. Ponownie
zmiana potencjału na siatce po-
woduje zmianę prądu I2. Ponie-
waż rezystancje R7 i R8 są równe,
powstają na nich takie same, tym
razem już nie wzmocnione sygna-
ły. Są one w przeciwfazie. V2/1
i V2/2 to drivery stopnia mocy ze
sprzężeniem katodowym. Ich zada-
niem jest dostosowanie oporu wyj-
ściowego i poziomu sygnału dla
następnego stopnia. V3/1 i V3/2
to symetryczny stopień końcowy.
Ujemne napięcie Up pochodzące
z zasilacza polaryzacji, który bę-
dzie omówiony dalej, obniża po-
tencjał siatki sterującej względem
katody o prawie 100 V. Jest to po-
laryzacja stała. Lampy V3/1 i V3/2
pracują przeciwsobnie, co wy-
nika z faktu, że do ich wejść
są doprowadzone sygnały bę-
dące względem siebie w prze-
ciwfazie. Układ taki nazwano
Push–Pull (jedna trioda „ciąg-
nie”, a druga „pcha”) – dla
prądu stałego lampy są po-
łączone równolegle, a dla
zmiennego szeregowo. Tym
razem obciążeniem anodowym
jest transformator głośnikowy
z dzielonym uzwojeniem pier-
wotnym. Zmiany prądu przez
niego płynące indukują pole
magnetyczne, które z kolei
wytwarza prąd na uzwojeniu
wtórnym. Transformator przekłada
mały opór głośnika na duży opór
roboczy. Warto także wspomnieć,
dlaczego w aplikacji zastosowano
du anodowego (I1), a ten z kolei
wymusza modulację spadku napię-
cia na rezystorze anodowym R3.
Wzmocniony w ten sposób sygnał
akustyczny, zostaje odseparowany
od składowej stałej przez konden-
sator C2 i podany na następny
stopień. Trioda V1/2 to układ in-
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2008
25
rezystory R2, R16, R17 przed siat-
kami lamp. Są to filtry aktywne.
Rezystor razem z pojemnością we-
wnętrzną siatka–katoda tworzą filtr
górnozaporowy. Dzięki nim wzmac-
niacz nie wzbudza się na czę-
stotliwościach ponadakustycznych.
Miliamperomierz A1 wraz z diodą
Da i rezystorem Ra to prosty, loga-
rytmiczny wskaźnik wysterowania.
Nie wpływa on znacznie na syg-
nał wyjściowy?
Tab. 1. Parametry poszczególnych uzwojeń i odczepów transformatora sieciowego
Napięcie
zmienne
Komentarz
Uzwojenie dla dwóch oddzielnych zasilaczy anodowych lamp 6H13C
(czterech triod). Napięcie jest bardzo wysokie, ale należy pamiętać, że
spadek na duodiodzie próżniowej może sięgnąć nawet 60 V
260 V 50 mA Uzwojenie dla zasilacza anodowego czterech lamp 6H8C (ośmiu triod)
120 V 20 mA Uzwojenie dla zasilacza polaryzacji dwóch lamp 6H13C (czterech triod)
5 V 3,5 A Uzwojenie dla grzejnika pierwszej lampy 5Ц3C
5 V 3,5 A Uzwojenie dla grzejnika drugiej lampy 5Ц3C
2x3,15 V 8 A Uzwojenie dla grzejnika czterech lamp 6H8C i dwóch lamp 6H13C
Zasilacze
Aby urządzenie spełniało swo-
je zadanie, należy dostarczyć mu
wystarczająco dużo energii. Wbrew
pozorom, zasilacz to również waż-
na część. Źle wykonany zasilacz
może być przyczyną powstawania
zniekształceń sygnału wyjściowego,
co oczywiście jest niedopuszczalne
w lepszym sprzęcie audio. Mówi
się, że zasilacz musi być sztywny,
czyli nawet przy maksymalnym
poborze prądu powinien dawać to
samo, stałe napięcie, co bez ob-
ciążenia. Oczywiście w praktyce
nie jest to możliwe, ponieważ nie
istnieją idealne źródła napięciowe.
Aby jednak skutecznie zwalczyć
ten problemem, stosuje się odpo-
wiednio mocniejszy transformator
sieciowy. Zasilacz posiada w ten
sposób niezbędny zapas energii,
a dzięki niemu różnica napięcia na
wyjściu zasilacza przy maksymal-
nym i minimalnym poborze prądu
staje się nieznaczna.
Napięcie przemienne pocho-
dzące z odczepów transformatora
sieciowego (
rys. 2a
) zostaje pro-
stowane na duodiodzie próżniowej
V4 i filtrowane przez kondensatory
C8...C13 wraz z dławikiem L1. Na
czas ładowania kondensatorów elek-
trolitycznych prąd płynący przez
lampę V4 jest ograniczany przez
rezystor R20. Prąd ten nie może
przekraczać natężenia 230 mA.
Z tego samego powodu nie wol-
no zwiększać pojemności C8, gdyż
drastycznie skróci to żywotność
lampy prostującej. W prototypie,
aby uniknąć powstawania przegło-
sów (czyli sprzęgania ze sobą ka-
nałów), stopnie końcowe obydwu
kanałów posiadały oddzielne zasi-
lacze. Ważne jest, aby lampy pro-
stownicze miały oddzielne uzwo-
jenia żarzenia, w innym wypadku
nóżki obydwu lamp
muszą być
połączone równolegle
(pierwsza
z pierwszą, druga z drugą itd.). Na
rys. 2b
przedstawiono schemat kla-
sycznego zasilacza z prostownikiem
półprzewodnikowym. Kondensato-
ry C14...C17 nie są obowiązkowe.
Na
rys.
2c
został przedstawiony
zasilacz polaryzacji lamp mocy.
Ma on wytworzyć napięcie ujem-
ne, więc dioda D1 i kondensatory
C23 i C24 muszą być dołączone
„na odwrót”. Rezystorami nastaw-
nymi P2...P5 reguluje się poten-
cjał na konkretnych siatkach lamp
mocy. Rezystory R21...R24 ustalają
opór wejściowy stopni końcowych,
dlatego ich wartości powinny być
duże. W każdym z zasilaczy nale-
ży zastosować minimum trzy kon-
densatory małej pojemności (około
100 nF), tak jak to przedstawiono
na schematach (C11...C13, C20...
C22, C25...C27). Skutecznie wspo-
magają one filtrację, ponieważ ni-
welują stosunkowo dużą indukcyj-
ność własną kondensatorów elek-
trolitycznych. Warto też stosować
takie kondensatory bezpośrednio
przy stopniach napięciowych (np.
przy kondensatorach C1 i C5). Ze
względu na bardzo rozbudowa-
ne zasilanie urządzenia, odradzam
własnoręczne nawijanie transfor-
matora sieciowego. Gdyby jednak
ktoś chciał wykonać ten krok, to
w
tab. 1
zostały przedstawione pa-
rametry poszczególnych odczepów.
Włącznik
Aby wzmacniacz wyglądał no-
wocześniej, został wyposażony we
włącznik stykowy, którego sche-
mat jest przedstawiony na
rys.
3
.
Włącznik powinien posiadać od-
dzielny transformator sieciowy ma-
łej mocy. Takie rozwiązanie zabez-
pieczy drogi transformator zasilają-
cy układ lampowy przed ewentu-
alnymi uszkodzeniami. Układ IC1
stabilizuje odfiltrowane przez C32
napięcie pochodzące z prostownika
M2 i obniża je do wartości 5 V.
Kondensator C33 jest obowiązko-
wy, ponieważ stabilizator mógłby
bez niego się wzbudzić. Układ
IC2 pracuje w konfiguracji mul-
tiwibratora monostabilnego. Stan
niski na nóżce 2 powoduje wy-
Nazwa 6H13C to po polsku 6N13S (zamienni-
kiem jest lampa 6AS7)
Nazwa 6H8C to po polsku 6N8S (zamienni-
kiem jest lampa 6SN7)
Nazwa 5Ц3C to po polsku 5C3S
Rys. 3. Schemat ideowy włącznika stykowego
26
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2008
Wydajność
prądowa
2x210 V 320 mA
skręcać ją z płyt wiórowych, któ-
re są tanie, wytrzymałe i łatwo
dostępne. Silnik prądu stałego
przedstawiony na rysunku to sta-
ra część samochodowa pochodząca
ze złomu. Silnik taki posiada czte-
ry metalowe wyprowadzenia: dwa
dla zasilania oraz dwa połączone
z wewnętrznym stykiem. Styk ten
będzie zwierany podczas obracania
się karkasu – w ten sposób licz-
nik będzie zliczać na bieżąco na-
winięte zwoje. (
UWAGA!
Czasami
wewnętrzny styk jest podłączony
z jednej strony do bolców zasila-
nia – przy zamknięciu obwodu na-
pięcie 12 V trafia na układ zlicza-
jący i może go uszkodzić. Przed
podłączeniem do elektronicznego
licznika należy się upewnić, że
styk jest całkowicie odseparowany
od zasilania silnika!). Przykładowy
schemat licznika przedstawiono na
rys.
5,
nie będziemy go jednak do-
kładnie omawiać.
Za miesiąc c.d. – konstrukcja,
montaż i pomiary
Tomasz Orłowski
sov@o2.pl
Rys. 4. Budowa nawijarki
generowanie stanu wysokiego na
wyjściu (nóżka 3) o czasie trwa-
nia T=1,1*R26*C35. IC3 to prze-
rzutnik typu T. Steruje on tran-
zystorem Q1, który z kolei zwiera
lub rozwiera obwody przekaźnika.
Dioda D2 zabezpiecza tranzystor
Q1 przed SEM cewki przekaźnika.
Ponieważ po włączeniu zasilania
układ IC3 generuje losowy stan na
swoim wyjściu, należy wyzerować
go po jakimś czasie. Dzięki rezy-
storowi Rr i kondensatorowi Cr
wzmacniacz po włączeniu do sieci
będzie zawsze wstępnie wyłączony.
Elementy indukcyjne
O wysokich cenach wzmac-
niaczy lampowych decydują nie
same lampy, a takie elementy jak
transformatory i dławiki. Zakup
niezbędnych w aplikacji transfor-
matorów głośnikowych to czasem
wydatek nawet ponad 400 złotych!
Na szczęście można w dość pro-
sty sposób rozwiązać ten problem,
samemu nawijając wszelkie ele-
menty indukcyjne. Warto do tego
wyposażyć się w prostą nawijarkę,
której budowę mechaniczną przed-
stawiłem na
rys.
4
. Najlepiej po-
UWAGA!
W urządzeniach lampowych występują
wysokie napięcia stwarzające nie-
bezpieczeństwo dla zdrowia i życia.
Zawsze należy pracować z „jedną ręką
w kieszeni”, czyli nie dotykać urządze-
nia dwoma rękami jednocześnie.
Rys. 5. Schemat licznika nawijarki transformatorów
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 8/2008
27