wzmacnicz lampowy.pdf

Projekty AVT

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.

$%&'(

!"#

$%&'()&'%)

*+,

-. /

*, *

(2()

++,,

"!,

+()

,+++

,:+,

,,!

+ 4 5! +

1 , ! *

, *

+,8

! ,

+,+!

, *

3)4<

! +

" #

6*+,

+,7)(&

++,,

!" ,,

+, +

! ,!# 8

, +,

! !

!,,

1 ! +

++,

*+,

1 +

+= +,

+,+*

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: