ЧАСТЬ 4

    Еще более интересна находка Джеффа Маколэя - одно из редких схемотехнических решений ламповой аудиотехники, разработанное в наши дни (подавляющее большинство остальных «современных» ламповых УНЧ выполнены по схемам, заимствованным из 60-х, 50-х и даже 40-х годов). Остановимся на ней подробнее. На рис. 15 показана эквивалентная схема выходного трансформаторного каскада для НЧ, а на рис. 16 - для ВЧ. Здесь Rp - внутреннее сопротивление источника (лампы -Ri), Rw - сопротивление первичной обмотки, Lo - индуктивность первичной обмотки, RI - приведенное к первичной обмотке сопротивление нагрузки, Lk - индуктивность рассеивания, С - эквивалентная емкость обмотки. Учитывая, что Rp обычно намного больше Rw, легко убедиться, что снижение внутреннего сопротивления лампы улучшает АЧХ как на НЧ (частота среза здесь fH = Rp / (2 п Lo), для упрощения приведенное сопротивление нагрузки опустим), так и на ВЧ (грубо fB = 1/(2 п Rp С), также для упрощения опуская нагрузку). Для снижения Rp обычно загоняют лампу в режим с максимальным током анода и небольшим анодным напряжением или применяют параллельное включение однотипных ламп (это «лобовые» решения), или используют вместо схемы с общим катодом катодный повторитель (т.е. местную 100%-ную ООС, снижающую эквивалентное внутреннее сопротивление лампы, рис.17. Но такое решение требует очень большого раскачивающего напряжения на управляющей сетке, которое вдвое превышает анодное Ht). Джефф решил проблему нестандартно и очень красиво (рис. 18) - включил лампу как управляемый током источник напряжения (V1R7, V2R8 по сути это операционные усилители на лампах, выходы которых - аноды - соединены с инвертирующими входами - сетками - через резисторы ООС R7 и R8). Таким образом без общей ООС достигнуто предельно низкое эквивалентное внутреннее сопротивление ламп. Кроме отличной НЧ характеристики это позволило уменьшить и нелинейные искажения, возникающие в магнитопроводе выходного трансформатора (напряжение на вторичной обмотке пропорционально скорости изменения магнитного потока, а последний в трансформаторе с нелинейным ферромагнитным магнитопроводом тем ближе к входному напряжению, чем меньше внутреннее сопротивление источника,
питающего первичку). Входной ток для ламповых каскадов формируют управляемые напряжением источники тока на ОУ А1, А2 и транзисторах Тr1, Тr2, нагруженные на «виртуальную землю» - токовые входы V1R7 и V2R8 и поэтому принципиально не искажающие сигнал.
    К сожалению, при перепечатке данной схемы в журнале «Радиоматор» №1/ 96 (с.20) и дальнейшей перепечатке уже из «Радиоматора» в «Радио» №10/97 (с.58) был неправильно указан тип ламп EL84 (6П14П), а надо EL34 (6П27С) - вдвое мощнее и с меньшим Ri, поэтому попытки повторения этого УНЧ на 6П14П просто не могли подтвердить заявленные автором характеристики - беспрецедентную для ламповых УНЧ полосу частот от 5 (!) Гц до 55 кГц при выходной мощности 32 Вт и коэффициенте гармоник 0,07%. Выходное сопротивление 0,6 Ом, достигнутое без общей ООС, также недостижимо для подавляющего большинства других ламповых УНЧ. Детальный анализ схемы выявил также оплошность и самого автора - Джеффа Маколэя: соединение инвертирующих входов ОУ А1 и А2 через резистор R11 (очень похожее на схемотехнику мостовых транзисторных УНЧ), на поверку не обеспечивает равенства амплитуд противофазной раскачки. Действительно, применив принцип виртуального замыкания входов ОУ, можно определить, что коэффициент передачи входного сигнала в эмиттеры транзисторов для каскада на А1Тr1 равен Ku1=1+R2/R11=2,47, а для каскада A2Tr2 Ku2= -R5/R11 = -1.47. Как говорится, налицо асимметрия на 68%. Для ее устранения достаточно увеличить сопротивление R5 до 16,8 кОм (включить последовательно 10 кОм и 6,8 кОм) с одновременным увеличением до 110 кОм сопротивления резистора R13, совместно с R12 задающего режим генераторов Тr1, Тr2 по постоянному току. Для тех, кто решил повторить эту схему, приводим схему блока питания (рис.19). Анодная обмотка Т2 должна быть рассчитана на напряжение 280 В (700 мА), а питание ОУ осуществляется от накальной обмотки (2x6 В, 4А) через простейшие выпрямители. Выходной трансформатор Т1 должен иметь индуктивность первичной обмотки 8 Гн, коэффициент трансформации 20:1 и индуктивность рассеивания не более 10 мГн. Допуск на все резисторы - 1%. Мы также рекомендуем вместо С4 и R11 установить два резистора по 3,3 кОм, в общую точку которых подключить нижний по схеме вывод R12, a R13 из схемы исключить.
    OTL. Как говорил один из сильных мира сего, «нет человека - нет проблемы». Приверженцы бестрансформаторных решений столь же категоричны - уж если звучание усилителя определяется качеством его выходного трансформатора, то, устранив последний, преодолеем последний рубеж на пути к идеальному звуку! Но... реалии и здесь приземляют необузданный полет фантазий. Основное противоречие состоит в том, что лампы -относительно высоковольтные и слаботочные (следовательно, по закону Ома - высокоомные) устройства, в то время как акустические системы (АС) - низковольтные, сильноточные и потому низкоомные (за исключением электростатических АС - вот где «идеальная пара» для ламповых OTL!). Поскольку типовое Ri пентодов и лучевых тетродов составляет десятки кОм, триодов - единицы кОм, и только у специализированных ламп типа 6СЗЗС Ri=100 Ом, их непосредственное подключение к 8-омной нагрузке хоть принципиально и даст звук, но КПД будет настолько мизерным (даже для 6СЗЗС всего 8/(100+8)х100%=7%, а для других ламп -доли процента), что более правильным будет назвать такой агрегат не усилителем, а калорифером. Да и звук вряд ли устроит меломана - питание АС генератором тока, а не напряжения резко подчеркнет всевозможные электроакустические резонансы и нарушит нормальную работу разделительных фильтров. Попытки решить проблему с другого конца - увеличением сопротивления АС с электродинамическими головками предпринимались еще в 40-х годах и без особого успеха - создать качественный высокоомный динамик оказалось не проще, чем низкоомную лампу. Оставим поэтому в стороне технологию и рассмотрим, что нам предлагает схемотехника.
    SE OTL на катодном повторителе (рис.20). Его выходное сопротивление Rвых=Ri/(1+m), где m - коэффициент усиления лампы. Из трех возможных схем включения (общий катод, общая сетка и общий анод-катодный повторитель) такая схема имеет наименьшее сопротивление и в принципе может быть применена в SE усилителях, однако проблемы с протеканием через нагрузку постоянного тока и крайне малая выходная мощность являются преградой для ее широкого распространения.
    РР OTL. В 1951 г. Флетчер и Кук продемонстрировали двухтактный бестрансформаторный УНЧ на восьми лампах 6AS7G (6Н13С), который генерировал 6,32 Вт на нагрузку 16 Ом. Проблема с постоянным током через нагрузку вроде решена, но выходное сопротивление такого решения (рис.21) Rвых=2Ri/(1+m) вдвое больше, чем в однотактном SE варианте, поскольку с точки зрения нагрузки обе лампы включены последовательно. Это означает, что при использовании четырех 6СЗЗС выходное сопротивление не удастся снизить менее 27 Ом. Кроме того, режим ламп может быть только в классе А, что практически исключает возможность получения значительной выходной мощности.
    SEPP OTL В том же 1951-м Петерсон и Синклер предложили схему асимметричного двухтактного каскада,названного Single-Ended Push-Pull (рис.22), который впоследствии нашел широкое применение в транзисторной технике. Но это в транзисторах, которые бывают двух типов проводимости. Поскольку «позитронных» ламп, комплементарных обычным электронным, не бывает, то в ламповой технике такой каскад в силу явной асимметрии выходных сопротивлений верхнего и нижнего плеча, а также сложности получения напряжений раскачки, в чистом виде широкого распространения не получил, хотя попытки коммерческого применения и были (рис.23, SEPP OTL с выходом на 600 Ом).

    Futterman OTL. В 1954 самоучка из Нью-Йорка Юлий Футтерман предложил схему раскачки SEPP OTL, в которой катодный резистор фазоинвертора был соединен не с землей, а с выходом усилителя (рис.24). В ней 100%-ная ООС катодного повторителя (верхнее плечо) компенсирована 100%-ной ПОС через катодный резистор фазоинвертора, поэтому асимметрия выходных сопротивленией верхнего и нижнего плеч устранена, но... на худшем из двух уровне - каскада с общим катодом. То есть эквивалентное выходное сопротивление этой схемы Rвых=Ri/2 (для нагрузки обе лампы включены параллельно). Для нашего примера с четырьмя 6СЗЗС это соотвествует 25 Ом, т.е. практически как и у РР OTL, но здесь лампы уже могут работать и в режиме АВ, что дает существенный выигрыш по мощности. Современную практическую реализацию Футтермана находим в усилителе Андреа Циуффоли (рис.25).

Часть [1]  [2]  [3]  [4]  [5]

Николай Сухов, Владимир Широков, статья из журнала Радиохобби №4, 1998, с.4-13

Статьи

Ламповый звук Тайны лампового звука Волшебство лампового звука [1] [2] Когда лампа лучше, чем транзистор [1] [2] Почему вакуумный триод звучит музыкально Схемотехника ламповых усилителей Лампы или транзисторы? Лампы! Однотактный ламповый усилитель для начинающих Двухтактные ламповые усилители Оконечный пушпульный усилитель - схема Уильямсона-Хафлера-Кероеса Рекомендации по повторению реплики схемы Уильямсона-Хафлера-Кероеса Однотактный усилитель с непосредственной связью. Схема Loftin-White [1] [2] Трехламповый усилитель Губина Однотактник на 300В Усилители низкой частоты Расчет каскада с нагрузкой в аноде Однотактный усилитель на лампе 807 [1] [2] Циклотрон. Мощный усилитель с выходными лампами ГУ-50 SE на RB300 Однотактный усилитель мощности на 300В. Модель WE91 для 90-х годов [1] [2] Как улучшить звучание HI-FI системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] Лампы и звук: назад, в будущее [1] [2] [3] [4] [5] Однотактный ламповый ... [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Апгрейд усилителя XD845MKIII [1] [2] "Усилитель" для наушников на SRPP [1] [2] [3] [4] [5] [6] Ламповый High-End [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [...] Обзор журнала Glass Audio за 1998 год [1] [2] Обзор журнала Glass Audio за 1999 год Корректор для винила Компенсированные регуляторы громкости Усилитель НЧ Даешь ONGAKU! Tubesaurus Rex Усилитель НЧ с комбинированной обратной связью Прибор для измерения напряжения накала высоковольтных кенотронов George Ohm живет в Харькове Ревизия однотактного усилителя с межкаскадным трансформатором Усилитель мощности НЧ с высоким КПД Двухканальный усилитель НЧ Усилитель НЧ с клавишным переключателем Радиотрансляционные установки ТУ-50 и ТУ-100 Портативный проигрыватель Усилитель НЧ Усилитель без выходного трансформатора Усилители без выходного трансформатора Лампово-полупроводниковый УМЗЧ Акустика Бытовые акустические системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Там, где живут басы [1] [2] [3] [4] [5] [6] The Onken Enclosure Категории слухового восприятия [1] [2] Три взгляда на акустику помещений [1] [2] Акустика в которой мы живем [1] [2] Акустика офисов Мифы звукоизоляции Акустика отделочных материалов Акустический агрегат с объемным звучанием Акустические свойства домашней мебели Акустические линзы для громкоговорителей Акустические измерения в практике радиолюбителя Акустический фазоинвертор Акустика студий [1] [2] Полезные советы разработчиков Hi-End Триод против пентода. Что выбрать? [1] [2] SINGLE-ENDED VS PUSH-PULL [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Одноламповые усилители низкой частоты Как пользоваться характеристиками электронных ламп Многоламповые усилители НЧ на импортных лампах Контактно-резисторный коммутатор входов Как проверять аппаратуру в салоне Что лучше: 4 или 8 Ом акустика? Выходной трансформатор для однотактника. Быть или не быть линейным Простая и быстрая проверка трансформаторов Десять способов усовершенствовать вашу аудиокомнату Испытатель ламп Понижение уровня фона в усилителях Evolution Пять правил рационального питания Трансформаторы в однотактных усилителях Выходные трансформаторы Измерение характеристик выходного трансформатора [1] [2] Однотактный «Magnum» Какая лампа нам нужна Какая лампа нам нужна и будет ли она? Улучшенная конфигурация листов трансформаторной стали Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? [1] [2] Звук: интересные наблюдения Вся правда об акустике ProAc Немного теории лампового звука О заметности искажений История лампы 300B Краткая история возникновения Hi-Fi Возможен ли "виниловый ренессанс?" [1] [2] [3] Hi-End: Мифы и реальность [1] [2] Как не заблудиться в кабельных джунглях? Побалуйте свои уши! [1] [2] Ограничение сигнала усилителем – можно ли работать в клиппинге? "Хай-Энд" умер, да здравствует "Хай-Энд"! [1] [2] Блестящие звукозаписи [1] [2] [3] Семь слов об ошибках аудиоэкспертизы Частотные, нелинейные и фазовые искажения Внешние факторы, влияющие на восприятие звука Многоканальный окружающий звук [1] [2] [3] [4] Магнитная запись: мифы и реальность Теория схемотехники и звукотехники Для начинающих. Как работает усилитель [1] [2] Принципы схемотехники электронных ламп [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Хрестоматия радиолюбителя, 1963г. [1] [2] [3] [4] [5] Конструктивный расчет входных и выходных трансформаторов [1] [2] Как работают звуковые трансформаторы Элементарная теория схем с обратной связью [1] [2] [3] Теория звукотехники Двухтактно-параллельный усилитель НЧ Особенности стандартов, описывающих мощность в звукотехнике Отрицательная обратная связь в усилителях Классы усилителей мощности Элементарная теория триода [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Как работает лучевой тетрод О мощности, ваттах, децибелах... [1] [2] Теория звука [1] [2] [3] [4] Звук и цифровые технологии [1] [2] [3] [4] [5] [6] Проектирование абсолютно устойчивых усилителей [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Звуковые форматы Описание стандарта MP3 Правильная мощность Начинающим. Радиолампа Высококачественный усилитель низкой частоты Объемный звук [1] [2] [3] Парадоксы электрона Вибратор к гитаре Ламповый авометр Старая и популярная 12АХ7/ЕСС83 Принцип устройства и работы электро-вакуумных приборов Двухэлектродные лампы Трехэлектродные лампы Рабочий режим триода Многоэлектродные и специальные лампы Электронно-лучевые трубки Газоразрядные и индикаторные приборы Фотоэлектронные приборы Собственные шумы электронных ламп Особенности работы электронных ламп на СВЧ Специальные электронные приборы для СВЧ Надежность и испытание электровакуумных приборов Основы схемотехники ламповых усилителей Искажения в усилителях, их измерение, меры по снижению искажений Основные сведения о радиокомпонентах Источники питания Каскады усиления мощности Каскады предварительного усиления Широкополосные усилители Усилительный каскад с катодной нагрузкой [1] [2] Life in Vacuum. EL34 Life in Vacuum. 6H8C, 6H9C Life in Vacuum. SV572 SV6550 6C5C 6C3П/6C4П Двойной триод 6Н3П Пентод 6Ж5П 6П42С / 6П45С Лучевой тетрод 6П1П Пентод 6П14П в оконечном каскаде Двойной триод 6Н14П Кенотрон 1Ц11П Демпферный диод 6Ц10П Что и как мы слышим