Wzmacniacze lampowe
mają wiele ograniczeń. Zniekształcają
dźwięk, jeżeli przekręcimy potencjometr zbyt
daleko, a nie zawsze potężny bas zadowoli
miłośnika mocnego uderzenia. Niektóre mają
moc tak niską, że do słuchania trzeba używać
specjalnych, wysokosprawnych głośników
tubowych. Wymagają solidnych transforma−
torów wyjściowych, które są ciężkie i kosz−
towne. Same lampy są mniej trwałe niż tran−
zystory, a ich parametry pogarszają się w trak−
cie używania tak, że musimy je wymieniać co
kilka lat. Łatwo je uszkodzić, a koszt wymia−
ny lamp jest niebagatelny. I do tego wzmac−
niacze lampowe są drogie.
Wzmacniacze tranzystorowe mogą być
bardzo tanie, nie starzeją się, rzadko się psują.
Nie pobierają monstrualnych ilości coraz
droższego prądu. Nie trzeba czekać godzina−
mi, aż będzie je można użytkować, bo „lampy
się jeszcze nie wygrzały”. Dlatego podbiły
świat.
Ale wzmacniacze lampowe nie odeszły
w zapomnienie. Wręcz przeciwnie, zdobywa−
ją wielu nowych miłośników. Dobrze zbudo−
wany wzmacniacz lampowy daje łagodny,
pełny szczegółów, a jednocześnie dynamicz−
ny dźwięk. Pięknie wyeksponowany wokal
pozwala na prawie doskonałą iluzję obecności
artysty w pokoju. Do tego ciepło żarzącej się
lampy powoduje, iż wzmacniacz staje się bar−
dziej „przyjazny” dla słuchającego niż bez−
duszne, choć technicznie doskonałe tranzysto−
rowce.
Oczywiście nie wszystkie wzmacniacze
lampowe mają te cechy. Wiele z nich gra
zupełnie przeciętnie, a ich jedyną zaletą jest
to, że są lampowe. Ponadto sam, nawet naj−
lepszy wzmacniacz nie zapewni idealnego
dźwięku. Potrzebny jest jeszcze dobry odtwa−
rzacz, świetne kolumny głośnikowe i dosko−
nale nagrana płyta. Do tego pokój, w którym
słuchamy muzyki musi mieć prawidłową aku−
stykę.
Czy nasz wzmacniacz będzie miał wszyst−
kie najlepsze cechy lampowca? Zapewne nie,
lecz jeśli
zbudujemy go starannie, z dobrych ele−
mentów, to w porównaniu do większości
popularnych wzmacniaczy tranzystorowych,
różnica w jakości dźwięku może być zaskaku−
jąco duża i to na korzyść lampowca.
Proponowany przeze mnie wzmacniacz
nie oszałamia mocą. Teoretycznie 2 x 15W,
w trybie pentodowym, praktycznie około 10
W, co zapewne nie jest szczytem marzeń mło−
dego (najczęściej) konstruktora. Ale te 10W,
przy skutecznych kolumnach (88dB i więcej),
dostarczy wystarczającą ilość decybeli, by
nagłośnić nawet 20−metrowy pokój. I zrobi to
równie dobrze jak 40−watowy tranzystorowiec.
Wzmacniacz jedynie może nie zadowolić
miłośników potężnego basu i 100−decybelo−
wego natężenia dźwięku.
Tryb pentodowy charakteryzuje się najwięk−
szą mocą możliwą do uzyskania z danego
typu lamp, wadą natomiast są nieco większe
zniekształcenia.
Opis układu
Większość z Was zapewne zna budowę
wzmacniaczy tranzystorowych. Wzmacniacze
lampowe zasadniczo nie różnią się zasadą
działania od wzmacniaczy tranzystorowych,
natomiast znacznie różnią się rozwiązaniami
technicznymi.
Ten wzmacniacz lampowy składa się
z dwóch stopni – przedwzmacniacza i odwra−
cacza fazy jednocześnie, oraz stopnia mocy
pracującego w klasie AB, w układzie prze−
ciwsobnym (PP, Push−Pull).
Wzmocniony sygnał wyjściowy, w przeci−
wieństwie do wzmacniaczy tranzystorowych
ma wysokie napięcie przy niewielkim prądzie,
dlatego aby wysterować niskoomowe kolum−
ny, musi być użyty transformator wyjściowy.
Lampy wyjściowe i transformator mogą
pracować w dwóch trybach: pentodowym lub
ultralinearnym.
W trybie pentodowym obciążeniem lamp
końcowych – pentod właśnie – jest transfor−
mator głośnikowy. Uzwojenie anodowe tego
transformatora nie ma odczepów (lub są
niepodłączone), a siatki drugie (S2) pentod
połączone są z anodami lamp (
rysunek 1
).
Rys. 1
Jeżeli uzwojenie anodowe transformatora
głośnikowego ma odczepy, część napięcia
z odczepów uzwojenia może być podana na
drugie siatki (S2) lamp (rys. 2). Spowoduje to
powstanie lokalnego sprzężenia zwrotnego,
które wprawdzie nieco zmniejszy wzmocnie−
nie, lecz poprawi liniowość i zmniejszy znie−
kształcenia wzmacniacza. Taki tryb pracy
nazywa się „ultralinearnym”. Najczęściej sto−
suje się odczepy na 20% lub 43% uzwojenia
(licząc od środka).
Opis schematu
Przedwzmacniacz i odwracacz fazy
Na
rysunku 2
pokazany jest schemat ideowy
przedwzmacniacza. Przedwzmacniacz zbudo−
wany jest na podwójnej triodzie małej mocy,
popularnej ECC83.
Projekty AVT
Sygnał z wejścia wzmacniacza, przez
potencjometr P i rezystor R1 podawany jest na
siatkę triody L1. Lampa tworzy typowy
wzmacniacz oporowy pracujący w układzie
wspólnej katody. Po wzmocnieniu, przez kon−
densator separujący C8 podawany jest na siat−
kę pierwszą pentody mocy L4. Rezystory
R3, R4 i R2 ustalają polaryzację siatki lampy
L1.
Ale jak pamiętamy, wzmacniacz mocy pra−
cuje w trybie PP, gdzie sygnał podawany na
poszczególne lampy mocy musi być odwró−
cony w fazie. By odwrócić sygnał i podać go
na siatkę drugiej lampy mocy (L3), musimy
użyć układu odwracającego. Można to zrobić
wieloma sposobami, ja zastosowałem cieka−
wy układ zwany „samosymetryzującym”.
Układ ten tworzą obie triody L1 i L2. Druga
trioda L2 objęta jest głębokim, ujemnym
sprzężeniem zwrotnym w układzie równole−
głym poprzez rezystory R6, R7 i kondensator
C5. Jeżeli R6 i R7 są równe, na siatkę lampy
L2 podawany jest sygnał z anod obu lamp
z prawie jednakowym, wynoszącym około
1/2, współczynnikiem podziału. Dla osiągnię−
cia idealnej symetrii rezystor R7 powinien
mieć o 10−15% większą wartość od rezystora
R6. Lampa L2 nie wzmacnia sygnału − jej
wzmocnienie wynosi 1.
Odwrócony o 180
0
sygnał zasila przez
kondensator C7 lampę L3. Rezystory R10
i R9 ustalają polaryzację siatki lampy L2.
Rezystory R1 i R8 w obwodzie siatek lamp
zapobiegają wzbudzaniu się wzmacniacza.
Ponieważ w bańce ECC83 znajdują się dwie
triody, tak więc do zbudowania przedwzmac−
niacza/odwracacza wystarczy jedna lampa.
Ze względu na istniejące sprzężenie zwrot−
ne układ wnosi małe zniekształcenia w szero−
kim paśmie częstotliwości. Układ ten ma duże
wzmocnienie dochodzące do 60 razy. Do wad
należy wrażliwość na przesterowanie, dlatego
potencjometru głośności nie należy podkręcać
na maksimum. Napięcie wejściowe nie
powinno przekraczać napięcia polaryzacji
siatki lampy L1 ( ok.1,3V).
W konstrukcji założyłem, że wzmacniacz
będzie zasilany z odtwarzacza CD lub DVD,
które mają wysoki poziom sygnału wyjścio−
wego. Ponieważ wzmacniacz ma duże
wzmocnienie, można było zrezygnować z do−
datkowego stopnia wzmacniającego, co
znacznie uprościło konstrukcję.
ce C7 i C8 steruje
siatki pierwsze (S1)
pentod L3, L4.
Wzmocniony na
poszczególnych
lampach sygnał
z anod lamp mocy
podawany jest na
uzwojenia anodowe
transformatora TG,
gdzie jest sumowa−
ny. Na uzwojeniu
wtórnym transfor−
matora dzięki odpo−
wiedniej przekładni
pojawia się sygnał
o niskim napięciu
a wysokim natęże−
niu, może więc wy−
sterować głośniki.
Zasilanie lamp,
+300V, podawane
jest na środkowy odczep uzwojenia pierwot−
nego transformatora.
Ten wzmacniacz pracuje w trybie ultrali−
nearnym, czyli siatki drugie lamp (S2) połą−
czone są z odczepami transformatora. Jeżeli
transformator głośnikowy nie ma tych odcze−
pów lub chcemy uzyskać większą moc
wzmacniacza, należy przełączyć wzmacniacz
w tryb pentodowy. Rezystory R18 i R19
łączymy wtedy z plusem zasilania (+Vs). Na
płytce drukowanej wzmacniacza wyjścia sia−
tek S2 zwieramy do zasilania anodowego,
zgodnie z
rysunkiem 3
. Rezystory R16, R17
oraz R12, R13 ustalają polaryzację pierw−
szych siatek lamp L3, L4. Rezystory w obwo−
dach siatek (R14, R15) zapobiegają wzbudza−
niu się wzmacniacza.
Drugi kanał jest identyczny.
Rys. 3
Lampy
Do budowy wzmacniacza użyłem dwóch
typów lamp: w przedwzmacniaczu i odwraca−
czu fazy pracują podwójne triody małej mocy
ECC83 (12AX7), natomiast wzmacniacz mocy
tworzą dwie pary (para lamp w jednym kana−
le), pracujące w układzie przeciwsobnym pen−
tody mocy EL84 (tanie, rosyjskie odpowiedni−
ki to 6P14P). Ponieważ EL84 różnych produ−
centów mogą się nieco różnić wyprowadzenia−
mi, proszę porównać metryczkę lampy ze sche−
matem wyprowadzeń podanym na
rysunku 4
.
Dotyczy to wyprowadzeń siatki pierwszej
(S1), które może być na nóżce 1 lub 2.
Lampy można nabyć na aukcjach interne−
towych, z ogłoszeń pojawiających się tak
w czasopismach elektronicznych, jak i na róż−
nych forach dyskusyjnych poświęconych
Stopień mocy
Stopień mocy zrealizowany jest za pomocą
dwóch pentod mocy EL 84 pracujących
w układzie przeciwsobnym (PP). Z tych lamp
w układzie PP teoretycznie można „wycis−
nąć” w trybie pentodowym 15W mocy, lecz
praktycznie, przy zastosowaniu trybu „ultrali−
near” i globalnego sprzężenia zwrotnego
będzie to mniej niż 10W.
Odwrócony w fazie sygnał z odwracacza
fazy (inwertera) przez kondensatory separują−
Rys. 2
Projekty AVT
lampom, elektronice czy audio. Łatwo je
znaleźć, używając wyszukiwarki interneto−
wej.
Więcej danych na temat parametrów lamp
oraz ich charakterystyki znajdziecie na stronie
internetowej:
www.mif.pg.gda.pl/homepages/
frank/index.html.
Transformator głośnikowy
By uzyskać dobre parametry wzmacniacza,
szerokie i równe pasmo przenoszenia, niskie
zniekształcenia, należy zastosować dobrej
jakości transformator głośnikowy. Musi być
on wykonany z odpowiednich blach, o dużym
przekroju rdzenia i nawinięty w odpowiedni
sposób.
Użycie nieodpowiednich blach powoduje
większe straty w rdzeniu, a zbyt mały prze−
krój ogranicza niższe częstotliwości. Aby
wzmacniacz przenosił wysokie częstotliwości
w szerokim zakresie, uzwojenie zarówno
pierwotne (anodowe), jak i wtórne – wyjścio−
we – powinno być podzielone na wiele sekcji,
odpowiednio nawiniętych. Wysokie napięcia
z kolei wymagają stosowania odpornych na
przebicie przekładek izolacyjnych. Wszystko
to powoduje, iż transformatory głośnikowe są
ciężkie, duże i drogie, a nawinięcia podejmu−
ją się tylko doświadczeni elektronicy.
Nie podaję sposobu, w jaki można nawi−
nąć transformator, zainteresowani znajdą
materiały na ten temat w Internecie.
Ja kupiłem transformatory gotowe. Ponie−
waż nie są one dostępne w sklepach, poniżej
podaję adresy internetowe kilku polskich pro−
ducentów transformatorów. Wybrany model
można zamówić telefonicznie lub e−mailem,
z przesyłką do domu.
Podczas zamówienia należy podać, iż ma
to być transformator głośnikowy do wzmac−
niacza Hi−Fi, push−pull, pracującego w trybie
ultralinear dla 2 lamp EL 84. Ponieważ ważne
jest, aby dopasować impedancję wyjścia
transformatora, należy podać impedancję
posiadanych kolumn (4 lub 8Ω) lub przyjąć
w miarę uniwersalną impedancję 6Ω.
Można wybrać gotowy model z oferty
o parametrach podanych powyżej (cena jest
wtedy niższa).
Oczywiście potrzebne będą dwa transfor−
matory głośnikowe.
U tych producentów można zamówić także
transformator zasilający (sieciowy).
Producenci transformatorów:
http://microlamp.webpark.pl/index1.html
www.telto.pl/ (TG08)
www.zatra.pl/ (TG20/620)
Rys. 5
i toroidalnego. Transformator toroidalny ma
mniejsze wymiary, większą wydajność prądo−
wą, a jego zakłócające pole magnetyczne ma
mniejszy zasięg.
Schemat ideowy zasilacza pokazany jest
na
rysunku 5
. Napięcia anodowe uzyskuje się
z wysokonapięciowego wyjścia wtórnego
transformatora (~250V), które po wyprosto−
waniu i odfiltrowaniu podawane jest na anody
lamp. Napięciem Vs zasilane są pentody
mocy i przedwzmacniacz. Pojemności filtru−
jące nie muszą być aż tak duże jak na sche−
macie, ale większa pojemność powoduje,
że wyraźniej zmniejszają się zakłócenia,
a wzmacniacz lepiej sobie radzi podczas
obciążenia mocnymi sygnałami.
Rezystory R24 i R25 powinny mieć moc
przynajmniej 5W i należy je dobrać doświad−
czalnie tak, aby napięcie na wyjściu +Vs, po
rozgrzaniu się lamp (po ok. 10 min.), wynosi−
ło 300V. Rezystory te mocno się grzeją, dlate−
go powinny być przylutowane wysoko nad
płytką (4−5cm) i odsunięte od kondensatorów
elektrolitycznych.
Ponieważ niekorzystne dla trwałości lamp
jest podawanie pełnego napięcia anodowego
na nierozgrzane lampy, zastosowałem po−
dwójny przełącznik W2, którym należy włą−
czać napięcie anodowe po 30−40 sekundach
od włączenia wzmacniacza. Podczas wyłącza−
nia wzmacniacza postępujemy odwrotnie –
najpierw wyłączamy napięcie anodowe, a kie−
dy kondensatory w zasilaczu rozładują się
(20−30 s), wyłączamy wzmacniacz. Druga
sekcja wyłącznika W2 służy do włączania
diody elektroluminescencyjnej sygnalizującej
gotowość pracy wzmacniacza. Można użyć
podwójnej, dwukolorowej diody.
Rys. 4
Zasilacz
Transformator zasilający
Transformator zasilający o mocy ok.
100W powinien mieć uzwojenia dające napię−
cie anodowe 250V/0,3A i żarzenia 6,3V/4,5A.
Można użyć transformatora na rdzeniu EI lub
Żarzenie
Żarzenie lamp odbywa się za
pomocą oddzielnego uzwoje−
nia transformatora o napięciu
6,3V. Lampy zasilane są bezpośred−
nio z transformatora napięciem zmien−
nym. Występujący czasami niewielki przy−
dźwięk można zmniejszyć do minimum za
pomocą symetryzacji rezystorami R27, R28.
Projekty AVT
Połączenie elementów
wzmacniacza
Niestety, nie wszystkie elementy wzmacnia−
cza można umieścić na płytkach drukowa−
nych. Zasilacz i transformatory muszą być
umieszczone w różnych miejscach obudowy
i połączone z płytkami za pomocą przewo−
dów. Tych połączeń jest sporo i należy je
wykonać uważnie, by nie pomylić ich kolej−
ności. Wszędzie, gdzie to możliwe, połączeń
dokonujemy za pomocą skrętki, czyli pary
skręconych przewodów, lub za pomocą taśmy
wielożyłowej. Tak skrętka, jak i taśma
zmniejszają wrażliwość na indukowanie się
zewnętrznych zakłóceń, a w przypadku prze−
wodów żarzenia zmniejszają zakłócenia „roz−
siewane” przez te przewody. Sygnały od
gniazd wejściowych wzmacniacza prowadzi−
my za pomocą ekranowanych przewodów.
Zwróć uwagę na schemat połączeń pokazany
na
rysunku 6
.
Punkt wspólny masy
Dla uniknięcia sprzężeń i innych zakłóceń
pochodzących z nieprawidłowego prowadzenia
masy proponuję zastosowanie montażu zwane−
go „punktem wspólnym masy”. Polega on na
łączeniu mas płytek kanałów i zasilacza w jed−
nym punkcie, za pomocą grubych przewodów.
W dolnej części metalowej obudowy mon−
tujemy śrubę (np. M5), do której dołączamy
przewód uziemiający z kabla zasilającego.
Śruba powinna mieć elektryczny kontakt
z obudową. W tym punkcie uziemiamy
wszystkie masy, zarówno zasilacza, jak i pły−
tek wzmacniacza. Można też uziemić rdzenie
transformatorów.
Do metalowej obudowy płytkę zasilacza
i wzmacniacza powinniśmy przymocować za
Rys. 7 Schemat montażowy
pomocą izolujących podkładek. Jeżeli lampy
będą wyeksponowane na zewnątrz obudowy
(jak w projekcie), płytka wzmacniacza będzie
podniesiona w pobliże górnej płyty obudowy,
w której wywiercono 6 otworów o średnicy
24mm. Płytkę przymocujemy wtedy za pomo−
cą specjalnych prętów (śrub) dystansowych o
odpowiedniej długości, które można nabyć w
sklepach elektronicznych.
Płytka drukowana
Pokazana na
rysunku 7
płytka drukowana jed−
nego kanału wzmacniacza ma wymiary
100x100mm. Na niej mieszczą się wszystkie
elementy, oprócz transformatorów i potencjo−
metru głośności. Do płytki bezpośrednio przy−
lutowane są podstawki lamp i zaciski CON.
Oczywiście, aby zbudować wzmacniacz ste−
reofoniczny, będą potrzebne dwie takie płytki.
Kondensatory elektrolityczne C4, C10 i C11
należy przylutować do płytki od strony druku.
Kondensatory C1, C6, C12 i C13 mogą,
ale nie muszą być wlutowane. Zasilacz (
rysu−
nek 8
) zmontowany jest na oddzielnej płytce
o wymiarach 55x100mm. Na niej znajduje się
mostek prostowniczy napięcia anodowego,
kondensatory i rezystory filtru oraz złącza
CON. Rezystory R24 i R25 mocno się roz−
grzewają, dlatego są przylutowane na dłuż−
szych nóżkach (4−5 cm) z miedzianego drutu
i odsunięte od kondensatorów. Wszystkie
płytki należy odizolować od obudowy
wzmacniacza.
Rys. 6
Bądź ostrożny!
Zawsze pracuj uważnie i z wyobraźnią.
We wzmacniaczu występują wysokie
napięcia. Wszelkich regulacji dokonuj przy
wyłączonym zasilaniu i po rozładowaniu
kondensatorów wysokonapięciowych.
Lampy i niektóre rezystory
rozgrzewają się do wysokiej temperatury.
Łatwo o poparzenie.
Stanisław Chrząszcz
Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.
$%&'(
!"#
$%&'()&'%)
*+,
+!
-. /
+
0
*, *
#
*
,
!
1
(2()
1
,
13
4
!1
!
++,,
"!,
5,
+()
,
,+++
9
,+
,:+,
,,!
3,
+ 4 5! +
1 , ! *
,
,
!
;!
#
,,
!
, *
+,8
! ,
!
+,+!
, *
3)4<
! +
,
" #
6*+,
+,7)(&
6*
,!
++,,
!
+!
!"
,,
+, +
! ,!# 8
, +,
+
0
,!
9
,
,!
1
! !
!,,
6
1 ! +
++,
*+,
!
1 +
+= +,
+,+*