Ламповый усилитель почти из хлама
О преимуществах и недостатках ламповых схем усилителей низкой (звуковой) частоты, немало споров. Существуют, прямо таки целые отдельные течения лампового звука, со своими гуру, и адептами. «Только лампы, никаких полупроводников», «гибридные», «однотактные», «фанаты трансформаторов (межкаскадных)» и гибриды и подвиды. Это что касается самодельщиков, которые в любом случае заслуживают уважения. Есть еще те, для кого оболвание ближнего своего, профессия. Там совсем худо. Разумеется, везде есть исключения.
Не будем сейчас касаться «теологии», а посмотрим, что удалось сделать из, буквально подножного хлама.
Начать пожалуй, стоит с того, что приехали мы в Пермский край искать себе местечко для жизни, в основном, с вещами самыми необходимыми и радиодетали в их число не входили. К счастью, в городе нашёлся магазинчик торгующий радиодеталями, со своеобразным ассортиментом, однако, и то что обнаружилось, было за счастье.
Первой предательской мыслью, которую с трудом удалось придушить подушкой, была просто взять и перенести эти платки усилителей в отдельную коробочку и… и собственно всё. Но во первых это было бы не слишком эстетично (А как же, чуть не главная изюминка-лампы снаружи? Выпендрёж конечно, но красиво ведь). Да на печатных платах – ну уж нет. Словом, решено было от легкого пути отказаться, чай не первый раз канифоль нюхаем! Чтоб, всё как у людей.
Приличных ламповых керамических панелек в магазине и не видели никогда, пришлось выкручиваться.
Высокие боковые стенки, лишь отчасти для простоты. Во многом для удобства — не дурно защищает хрупкие и бьющиеся радиолампы, а учитывая предстоящую стройку в деревне, вообще не понятно где будет аппарат таскаться. Опять-же, очень удобно настраивать и переделывать — перевернул и стоит себе как вкопаный, причём и лампы не нужно вытаскивать — паяй, меряй, включай, сколько душе угодно.
Радиатор сверху для стабилизаторов, высоковольтных и накалов. Выпрямители для них в подвале шасси.
Корпус разобран, шпаклевка, шлифовка, пару слоев краски.
Сборка корпуса набело.
Смонтированы тумблеры включения питания (накал и с задержкой анодное), индикаторы питания на неоновых лампочках, ламповые панельки, переключатели режима выходного каскада – триод-пентод, и включения обратной связи.
Смонтированы выпрямители в подвале, предохранитель на задней стенке в арматуре, все подключено, осторожненько проверяем работу готового кусочка схемы прямо от сети. Лампы торчат для антуража.
Все работает, ура.
Очередь за силовым трансформатором. Этот, от того же радио. Мощности вполне должно хватить. Кожух был снят с магнитопровода, к нему припаяны четыре шпильки из длинных болтиков М6. Для установки боком в этаком лежачем положении, чтоб все провода были в подвале шасси. Катушку проварил в лаке, чтобы не гудел.
Смонтированы и уже проверены высоковольтные выпрямители, их аж четыре штуки — для каждого каскада двух каналов свой собственный. Каждый диод зашунтирован пленочной ёмкостью против помехи при переключении.
Электролитические конденсаторы здесь, в том числе и от стабилизаторов.
Сами стабилизаторы будут на радиаторе сверху.
Подключены тумблеры включения питания и индикаторные неоновые лампочки. Видно сигнальные гнезда и экранированный кабель к первому каскаду.
Планка, нет не Пикатинни — Мазая. Контактная. Будет крепиться на винтах трансформатора внутри корпуса. На ней удобно распаиваются диоды выпрямителя накала всех ламп. Стабилизаторы, опять же снаружи на общем радиаторе.
Стабилизатор +5 вольт. С гнездом USB. Для удобства работы MP3 проигрывателя. Чтоб не бегать искать зарядку или компьютер. Обычная 7805, в классическом включении – два электролитических, два керамических конденсатора. Питается от выпрямителя накала.
О, трансформатор на месте. Зарядка тоже. На крепеж трансформатора нахлобучены контактные планки, на них распаяны три диодных моста с электролитами, включена зарядка для МР3-шника.
Платка со стабилизаторами. Высоковольные на дискретных элементах, три стабилизатора накала посередине — на 7806, плюс, по одному-два (подобрать) диода в общий вывод.
С другой стороны платы силовые элементы.
Причем навыворот, чтоб их прижать спиной к радиатору. Плата тоже сделана несколько оригинальным способом – на манер как с элементами SMD, чтобы со стороны радиатора не было ни дорожек, ни выводов. Высокое напряжение все таки.
Вот этому кстати.
Сверху понятно крышка, чтоб пальцами в высокое напряжение не залезть. Радиатор стандартный, игольчатый, крышка из кровельной оцинкованной стали 0,5мм.
Испытания БП. Соединения между выпрямителем и стабилизатором на живую нитку.
Самое сложное — засовывание на место и монтаж. Радиатор со стабилизаторами с другой стороны шасси. Все провода собранные в четыре пучка продеваются в отверстия и проводятся к выпрямителю. Пинцетом, с толикой терпения и внимательности. Потом начинается главная забава — искать тестером где какой конец провода и по двум схемам подключать, да чтоб не торчало ничего лишнего, да чтоб «и смотри не перепутай… Кутузов». А не то салют может быть знатный, плавали, знаем.
Это уже сами каскады усиления, собственной, так сказать, персоной. Ну, всё как у людей. Автоматическое смещение, межкаскадные конденсаторы вроде фторопластовые, полюбопытствуем.
Выходные трансформаторы.
Из радиоприемников понятно, проварены в воске с парафином, сердечник на горячую стянут в тисках через полоску резинки – чтоб, немагнитный зазор в каждом слое железа был одинаковый и минимальный. При разборке-сборке не теряем полосочку бумаги для немагнитного зазора.
И в импровизированный кожух из сгущёночной банки.
Заливаем воском, или нейтральным герметиком, или эпоксидной смолой, если не жалко.
Выходные трансформаторы на месте.
Прослушивание в бабушкиной теплице, где места побольше. А что, мне нравится.
Акустика была такая вот, акустическое оформление – «закрытый корпус», играет хорошо, но чувствительности маловато, приходится выходной каскад в основном включать пентодом.
Это с кожухом на радиаторе.
Поработав некоторое время, перегорел один из выходных трансформаторов, пришлось переделывать на другие.
Проваривание катушек в лаке (как потом выяснилось, напрасно).
Стягивание магнитопровода через резинку, для одинаковости зазора в слоях железа. Не забываем бумажную прокладку в сердечнике. Ну и пластины собираются не «в перекрышку», а так — Е прокладка I.
Выходной трансформатор в сборе.
Кронштейны трансформаторов образовали этакий подвальчик, в него преотлично поместились по маленькому тумблеру включающих обратную связь.
В таком виде усилитель работал около двух лет. Существенных замечаний к нему не было.
Следующая инкарнация усилителя через несколько лет. В руки попали пара ламп г-807 с панельками и анодными колпачками.
Заодно, было решено несколько смягчить квадратно-гнездовой дизайн. Сделаны пара шаблонов для фрезерной машинки, отфрезерованы боковушки. Всё равно, роль удобной подставки при переворачивании и защиты ламп частично утрачена — лампы здоровенные и нахально торчат через забор.
Заменен силовой трансформатор на более мощный, введено фиксированное смещение выходного каскада, источник питания для него.
Убраны выпрямители и стабилизаторы напряжения накала – у Г-807 он слишком мощный, 7806 не справятся.
Обновленный внешний вид.
Играет хорошо, насколько позволяет судить об этом акустическая система. Последние изменения были совершены более 5 лет назад. Усилитель работает в мастерской, каждый день около трети суток.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Ламповый усилитель своими руками
В данной статье мы разберем подробно схему лампового усилителя своими руками.
SE или однотактные схемы — это усилители, в которых сигнал усиливается одним усиливающим элементом (лампой, транзистором) последовательно на каждом каскаде. Эти системы работают в чистом классе А и ценятся многими аудиофилами благодаря их хорошей микродинамике и точности в представлении деталей. Простота также является преимуществом.
Недостатками этих схем являются: низкая энергоэффективность (класс A), низкий коэффициент усиления, немного более высокий уровень искажений. Представляем здесь макет такого усилителя.
Предполагается, что это простая и дешевая система, которую можно построить имея минимальный опыт в электронике.
Обычно самой дорогой частью лампового усилителя являются трансформаторы громкоговорителей, силовые трансформаторы и лампы. Поэтому, чтобы снизить затраты, предлагаем использовать акустические трансформаторы от старого лампового телевизора (понадобятся два). В таком телевизоре вы также найдете радиолампы, более мощные резисторы, некоторые высоковольтные конденсаторы также пригодятся. Лампы, необходимые для создания этого усилителя, можно также достать разобрав старое радио. Сетевые трансформаторы можно намотать или купить. Конечно это не Hi-End усилитель, а простой усилитель для начинающих, но звук уже будет заметно отличаться от «кремния». Хотя качество звука в ламповых усилителях сильно зависит от трансформаторов громкоговорителей.
Предлагаемые для сборки небольшие трансформаторы, используемые в ламповых телевизорах, не имеют очень хороших частотных параметров. Реально хороший трансформатор большой, тяжелый и довольно дорогой.
Схема усилителя на 6П14П + 6Н2П
Список элементов Усилитель
R1, R1A — 1 кОм, R2, R2A — 470 кОм,
R3, R3A — 150 кОм, R4, R4A — 1-1,5 кОм,
R5, R5A — 150-200 кОм R6, R6A — 470 кОм,
R7, R7A — 1 кОм, R8 — 500-1000 Ом,
отрегулируйте ток сетки, чтобы он не превышал 5 мА, R9, R9A — 120-180 Ом, подберите для получения нужного тока катода,
R10, R10A — 5-20 кОм, R11 — 10-20 кОм,
P — 2×47 кОм / логарифмический,
C1, C1A — 100 мкФ / 16 В,
C2, C2A — 100-220 нФ / 250 В,
C3 — 100 нФ / 400 В,
C4 — 47 мкФ / 400 В,
C5, C5A — 100 мкФ / 25 В,
C7 — 33-100 пФ, выбрать чтобы он не срезал высокие частоты и сигнал осциллографа был правильным,
C6, C6A — около 1 нФ / 250 В припаять непосредственно к выходам трансформатора громкоговорителя.
Блок питания R101 — 400-1000 Ом / 5 Вт,
R102, — 3-5 кОм / 1 Вт,
R103 — 270 кОм / 0,5 Вт,
R106 — 0,8-1,5 кОм чтобы светодиод светил достаточно ярко,
R104, R105 — 100 Ом,
C101 — 100 нФ / 400 В,
C102, C103,
C104, 105 — 100 мкФ / 400 В,
C106, C107 — 47 мкФ / 400 В, M1 — диодный мост выпрямитель 5-10 А / 600 В, трансформатор питания 220 В / 250 В — 0,15 А, 6,3 В — 2,5 A.
Схема очень проста. На рисунке показан один канал, другой идентичен. Сигнал со входа через потенциометр P подается на триоды малой мощности (L1), работающие в схеме с общим катодом. После усиления на пентод (L2) подается через конденсатор C2. Трансформатор громкоговорителя (его анодная обмотка) является нагрузкой для этой лампы. Вторичные обмотки трансформатора позволяют питать динамик или наушники.
Усилитель охвачен петлей отрицательной обратной связи, которая уменьшает искажения и расширяет частотную характеристику. Однако это делается за счет усиления.
Обратная связь берется с выхода динамика трансформатора и через резистор R10 подается на катод первой лампы (L1). Конденсатор С7 используется для возможной фазовой коррекции. Конденсаторы C3, C4 и резистор R11 образуют фильтр для предотвращения возбуждения усилителя. Аналогичную роль играют резисторы R1 и R7 в цепях ламповых сеток.
Радиолампа L2 может работать в двух режимах — пентод и триод. Режим пентод более мощный, с большим искажением. Режим триода менее эффективен, но имеет меньше искажений. Изменение режима работы может быть сделано с резистором R8. Он в режиме триода должен иметь небольшое значение — обычно это 100 Ом. Если хотим использовать режим пентод для работы усилителя, подключаем R8 как показано на схеме. Можно дать и более высокое значение но так, чтобы ток, протекающий через сетку 2, был немного меньше 5 мА. Как правило значение резистора составляет 500-1000 Ом.
Для подключения громкоговорителей необходим трансформатор, который изменит высокое напряжение в анодной цепи подходящим для сопротивления динамиков или наушников.
Для этой цели идеально подходят популярные и простые в добыче трансформаторы из старого лампового телевизора. Естественно понадобится два, по одному на канал.
Блок питания усилителя
Блок питания тоже не сложный. Анодное напряжение выпрямляется с помощью моста и фильтруется RC-фильтром, состоящим из резисторов R101-R102 и конденсаторов C101-C107. Резистор R108 разряжает высоковольтные конденсаторы после выключения питания.
Резисторы R105, R104 симметрируют напряжение накала на землю, так что шум сети, слышимый в динамиках, должен быть минимален. Резистор R101 довольно сильно нагревается, поэтому для лучшего отвода тепла его можно разместить на небольшом радиаторе, либо два сразу подключить — последовательно или параллельно (путем выбора сопротивления отдельных резисторов соответственно). Этот источник питания обеспечивает питание одновременно обоих каналов УНЧ.
После включения усилитель должен прогреться несколько минут, чтобы стабилизировались токи протекающие через лампы.
Резисторы R101 и R102 в блоке питания, а также R9 и R9A на лампах будут нагреваться до высокой температуры, это нормально. Однако если в воздухе есть запах выжженного лака и видим, что краска на одном из резисторов меняет цвет, значит у резистора слишком мало запаса. В этом случае его следует заменить на такой же по номиналу, но с большей мощностью. После более длительного периода работы снова проверяем напряжение питания и падение напряжения на катодных резисторах ламп. Производим коррекцию анодных токов лампы L2 (L2A).
Печатные платы УНЧ
Можно собрать УНЧ навесным монтажом, а можно на платах печатных. На чертеже плат с лампами отмечен способ соединения с другими элементами усилителя (потенциометр, трансформаторы). Все соединения выполнены с использованием витой пары, то есть пары жестко скрученных проводов. Это должно устранить или, по крайней мере, уменьшить наведенный шум в проводах.
В основе металлическое шасси. Позади трансформаторов громкоговорителей находится тороидальный силовой трансформатор, помещенный в металлическую банку, которая уменьшает сетевые помехи, распространяемые этим трансформатором.
Усилитель действительно играет тепло и как-то по-другому, у него большая глубина звука, больше объём. Хотя он даёт только 2 Вт мощности, звучание идеально подходит для небольшой комнаты! Внимание! Электронные устройства обычно питаются от сети 220 В. Сетевое напряжение опасно, поэтому используйте хорошо продуманные решения конструкций, чтобы не подвергать себя и других пользователей поражению электрическим током. В ламповых устройствах также имеются высокие напряжения. Производите любые регулировки только когда источник питания выключен и после разрядки высоковольтных конденсаторов. Лампы и некоторые резисторы нагреваются до высоких температур. Лампы из-за высокого входного сопротивления очень чувствительны к внешним помехам. Поэтому используйте экранированные кабели. Металл, подключенный к массе корпуса усилителя, защитит усилитель от ловли внешних помех.
Выходной траснформатор для 6П14П своими руками: инструкция
Собрать выходной трансформатор для 6П14П своими руками – заветная мечта большинства радиолюбителей, желающих получить на выходе лампового усилителя высококачественный звук.
Требования к трансформаторному изделию
Для того чтобы собрать выходной трансформатор своими руками – в первую очередь потребуется разобраться в следующих вопросах технического характера:
- По какой схеме будет включаться данный трансформатор.
- Какую звуковую мощность планируется получить на выходе усилителя с его помощью.
- Какими должны быть намоточные характеристики этого устройства.
Важно! Лишь при условии правильного выбора всех перечисленных выше параметров удастся сконструировать высококлассный усилитель с прекрасными характеристиками звучания во всем диапазоне частот.
Рассмотрим каждое из условий получения качественного усиления более подробно.
Схема включения
Для самостоятельного изготовления усилителя на пентодах 6П14П сначала следует подобрать подходящую схему, что при наличии Интернета сделать очень просто. Для этого достаточно набрать в поисковой строке соответствующий запрос и выбрать наиболее понравившееся схемное решение.
При этом важно определиться с тем, по какому варианту предполагается делать выходной узел усилителя: на одной или на двух лампах (одно- или двухтактный режим).
Дополнительная информация: Для получения качественного и неискаженного звучания предпочтение следует отдать второму варианту (так называемому «двухтакту»).
При этом исполнении подойдет размещенная слева схема (в нее для удобства включены предварительный каскад на двойном триоде 6Н2П и блок питания с силовым трансформатором Т2).
Выходная мощность
Выходная мощность для рассматриваемой схемы может колебаться в диапазоне от 12-ти до 25-ти Ватт (при сопротивлении нагрузки 4 Ома).
Обратите внимание! В режиме максимальной мощности коэффициент искажений в этом случае составит не более 5%, а выходное напряжение на обмотке звукового преобразователя – порядка одного вольта.
Вторичную обмотку двухтактного устройства для получения оптимальной мощности удобнее рассчитывать на то количество витков, которое соответствует комплексному сопротивлению подключаемого динамика (4 или 8 Ом).
Основные характеристики
Перед тем как намотать выходной трансформатор для 6П14П следует более подробно ознакомиться с его конструкцией, имеющей следующие характеристики:
- В состав преобразователя входят две обмотки, представляющие его первичную и вторичную многосекционные катушки.
- Трансформатор для лампового устройства наматывается на сердечнике Ш30.
- Толщина набора его пластин составлять 36 мм.
Для размещения обеих катушек выходного трансформатора под двухтакт на 6П14П размеры его рабочего окна необходимо выбрать не менее чем 60 на 30мм.
При таких конструктивных данных преобразователя его намоточные параметры принимают вполне конкретные значения, которые рассматриваются в следующем разделе.
Намоточные характеристики выходного трансформатора
Для того чтобы намотать выходной трансформатор для двухтактного усилителя на 6П14П потребуется изготовить двойной каркас, искусственно разделенный специальной перегородкой.
Расположение намоточных секций на каркасе трансформатора для ламп 6П14П, а также схема подключения первичной и вторичной обмоток изображены на фото.
Каркас первичной обмотки имеет шесть одинаковых по размеру секций, каждая из которых содержит по 300 витков. Вторичная катушка поделена на 4 отделения, содержащие по 44 витка.
Последовательность намотки
Последовательность их намотки своими руками выглядит так:
- В первую очередь наматываются витки в секциях каркаса, обозначенных на фото номерами 1,8,2,7,3.
- После этого частично намотанная конструкция снимается со станка и разворачивается на 180 градусов.
- На следующем этапе работ продолжается намотка оставшихся секций, пронумерованных цифрами 4,9,5,10,6.
Все отделения первичной обмотки выходного трансформатора для лампового усилителя на 6П14П соединяются между собой по последовательной схеме. В отличие от нее вторичная катушка состоит из двух половинок, включенных последовательно, каждая из которых содержит в своем составе две параллельно подсоединенные секции.
Дополнительная информация: Благодаря такому способу формирования катушек трансформаторное устройство обеспечивает оптимальные передаточные характеристики каскада.
Последнее означает, что при секционном построении вторичной обмотки упрощается ее согласование с нагрузками различной величины.
Кроме того, данный подход к намотке катушек своими руками позволяет получить симметричную схему с малым коэффициентом индуктивного рассеяния. Благодаря этому собранный каскад отличается прекрасными АЧХ и ФЧХ характеристиками.
Параметры трансформатора питания
Для того чтобы изготовить трансформатор питания для лампового усилителя 6П14П потребуется воспользоваться магнитопроводом на основе электротехнической стали Ш-40, имеющей толщину набора в 50 мм. Намоточные параметры преобразовательного устройства выглядят следующим образом:
- В первичной (сетевой) обмотке должно иметься 430 витков медного провода в изоляции ПЭЛ 0,8.
- Его вторичную катушку следует наматывать проводом ПЭЛ-0,31, число витков которого должно быть не менее 400 (от нее питается выпрямитель, обеспечивающий получение анодных напряжений для ламп).
- В обмотке накальной цепи двойного триода 6Н2П (б-б) необходимо намотать 11 витков провода ПЭЛ-1.0.
Питающие обмотки, работающие на цепи накала ламп L4 и L5 (в-в), имеют по 13,5 витков провода ПЭЛ 1,0. По завершении сборки силового блока полный комплект электротехнических устройств будет готов к установке в рабочую схему.
При выполнении всех обозначенных в статье требований удается получить качественный выходной трансформатор для ламп 6П14П, гарантирующий надежную работу двухтактного усилительного каскада.
Качественный ламповый стереоусилитель своими руками. Ламповый усилитель своими руками: пошаговая инструкция, схемы, материалы
Со мной связался человек, которому я однажды помог в поиске радиоламп. На этот раз ему понадобилась помощь в ремонте усилителя, который он на этих лампах собрал: в одном канале появился сильный гул, который он никак не мог побороть.
Тут нужно сказать пару слов о самом заказчике — это брутальный дядька байкерского вида, с густой чёрной бородищей и татуировками, при этом добрейшей души человек.
Занятие у него под стать внешности — ремонт мотоциклов. В электронике же он, по его собственным словам, ничего не понимает. Все бы так «не понимали», что могут собирать собственные ламповые усилители, ну да ладно)
Я согласился ему помочь, и вскоре он привёз мне вот такое чудо:
Корпус для усилителя оказался сваренным из 2-миллиметрового стального листа, который затем был дополнительно состарен и покрыт медью. К счастью, сохранились фотографии рабочего процесса, так что с разрешения автора я ими поделюсь:
Все работы были выполнены вручную при помощи болгарки, дрели, напильников и, разумеется, сварочного аппарата.
В конструкции причудливым образом сочетаются современные элементы и детали от советской радиотехники.
Фактурное покрытие корпуса мне очень понравилось, и я даже всерьёз задумался, не использовать ли мне что-то подобное в собственных проектах.
В общем, усилитель был оставлен мне с просьбой отремонтировать его как можно скорее.
Я подключил его к колонкам и убедился в наличии сильнейшего гула в одном канале. Как известно, электроника — наука о контактах, так что наверняка или что-то где-то отпаялось, или, наоборот, замкнулось. Это можно исправить довольно быстро, — наивно подумал я.
Когда я впервые заглянул в «подвал», на первый взгляд всё выглядело неплохо — во всяком случае, для усилителя, сделанного абсолютным новичком. Автор просто взял и поставил внутрь две платы усилителей низкой частоты от радиол «Урал-112».
Но поскольку расположение ламп и трансформаторов его не устраивало, он выпаял их и старательно нарастил все соединения проводочками.
К сожалению, ламповая техника не терпит такого монтажа: длинные провода, многократно переплетающиеся и пересекающие друг друга, собирают все мыслимые шумы и наводки. К тому же автор использовал одноцветный провод МГТФ, и разобраться, что куда идёт, было практически нереально. Да и смысла оставлять родные платы уже не было: их единственное достоинство, заключающееся в том, что их можно поставить «как есть» и сэкономить время и силы, было утеряно, и остались лишь недостатки.
Скажем, в силовой части зря занимали место морально устаревшие селеновые выпрямители и огромные резисторы типа ВС, которые использовались только в цепи питания высокочастотного блока радиолы (R5, R1 и R8). А вот резистивный делитель R3–R4, который должен был подавать небольшое положительное напряжение на среднюю точку накальной обмотки для снижения уровня шума, в процессе переноса потерялся.
При этом стоит отметить, что этот «не разбирающийся в электронике» человек сам (пусть и по готовой схеме) распаял блок индикации на лампах типа «волшебный глаз», да ещё и с отдельным усилителем на лампе 6Н2П, который сделал его независимым от уровня выходной громкости. Правда, при этом были использованы огромные 2-ваттные резисторы (хотя за глаза хватило бы 0,25-ваттных) — их он поставил по принципу «много не мало», чтобы точно не было перегрева. Вот такое удивительное сочетание смекалки, прямых рук и притом полного отсутствия опыта, приводящее к немного курьёзным, но всё равно впечатляющим результатам.
Действуя по наитию, автор сделал два канала усилителя полностью зеркальными — каждый со своим силовым трансформатором. Это тоже оказалось избыточным, поскольку теперь не нужно было питать лампы, отвечавшие за приём радио. Второй трансформатор только мешал, да ещё и сильно гудел, потому что его пластины разболтались от времени, а конструкция не позволяла их надёжно стянуть.
В общем, я понял, что никаким быстрым ремонтом тут и не пахнет, и усилитель нужно переделывать полностью. Ситуация осложнялась тем, что буквально через пару дней я должен был улетать в отпуск. В итоге последние детали я впаивал ночью прямо при заказчике, а на следующее утро, немного поспав, уже мчался в аэропорт) Но всё получилось как надо, и заказчик оказался доволен приятным звуком усилителя и отсутствием шумов. А я только потом понял, что в спешке совсем забыл про фотографирование рабочего процесса.
Есть, правда, кадр, на котором я с помощью батарейки и микроамперметра определяю направление обмоток силового трансформатора.
На самом деле потрудиться пришлось немало. Ведь я, по сути, был вынужден делать двойную работу: сначала разобрать усилитель до нуля, а потом собрать его заново, но уже правильно. 95% радиодеталей в процессе этого были заменены на современные. Остались разве что электролиты в блоке питания — их полированные корпуса были элементом внешнего дизайна. Они хорошо сохранились, так что их суммарной ёмкости оказалось достаточно для того, чтобы фон переменного тока не улавливался ухом на расстоянии 20 см от колонки.
При работе я соблюдал основные правила навесного «лампового» монтажа — минимизацию (в разумных пределах) длины проводников, разнесение в пространстве сигнальных и питающих линий, взаимно перпендикулярное ориентирование силового и выходных трансформаторов, экранирование, избегание петель «земли» и т. д.
На отдыхе я уже начал потихоньку забывать об этом проекте, как вдруг заказчик прислал мне фотографии, на которых было запечатлено нечто очень интересное:
Воспользовавшись отсутствием лишнего силового трансформатора, он изготовил для усилителя новый двухъярусный кожух.
Суровый ламповый усилитель ламповый усилитель, самоделки, моддинг, Алькатрас, ремонт техники, длиннопост
Квадратные отверстия в нём появились неслучайно: корпус было решено стилизовать под здание тюрьмы «Алькатрас»! Ну а какой же Алькатрас без маяка?
В итоге получилось так:
Маяк сделан съёмным и крепится на магните. А лампочка в нём не просто горит, а показывает, включён ли встроенный Bluetooth-модуль, являющийся одним из возможных источников сигнала для усилителя.
Вот так умение работать с металлом и богатая фантазия автора в сочетании с моими скромными познаниями в ламповой технике привели к появлению на свет очень необычного и функционального устройства. Думаю, подходящим названием для него будет «The Rock».
ЛАМПОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СВОИМИ РУКАМИ
В превосходстве лампового звука над транзисторным я убедился после первого же собранного и прослушанного усилителя. Несмотря на всё новые микросхемы, транзисторы и прочие «камни», вакуум всё-же предпочтительней для качественного УНЧ.
Как не крути, а проходя через пустоту звуковой сигнал имеет меньше искажений, чем проходя через германий и кремний. Причём разница особенно заметна во время поочерёдного прослушивания двух усилителей. Чтоб не покупать дорогущие фирменные ЛУНЧ, можно сделать
ламповый усилитель своими руками.
Для тех, кто решил убедится в этом сам, предлагается простая классическая схема
двухтактного лампового усилителя с мощностью примерно 20 ватт на канал,
с сайта radiostation.ru
.
Для транса питания, берём старый добрый ТС180-2 от телевизора. Выходные трансформаторы типа ТН, но можно задействовать и ТАНы. Используя все ресурсы военного производства и неоценимую помощь дяди Вадима в создании лампового усилителя , мне удалось сделать такой девайс:
Основой лампового усилителя,
является дюралевая пластина 200х160 мм толщиной 4 мм, на которой крепятся детали и лампы. Затем вся конструкция красится в белый цвет (надоели чёрные коробки) и по углам прикручиваются стойки из полированного дюраля Д95.
Трансформаторы питания и выходные, помещаются в экраны из жести, для уменьшения фона и наводок.
Для экономии места, дроссель питания был исключён, и вместо него используется простой П-фильтр, конденсатор на 300 мкф — резистор 15 Вт 100 Ом — конденсатор 300 мкф. Фон лампового усилителя в динамиках, не прослушивается даже в тишине.
Этот ламповый усилитель спроектирован и построен с нуля. Это очень длинный проект, и он потребовал много времени и терпения от автора данного проекта. Разберем все плюсы и минусы этой самоделки вместе с автором.
ВАЖНО! Это устройство имеет смертельное напряжение внутри. Если вы не знаете о высоких напряжениях и электронике , то не желательно повторять эту самоделку. Иначе вы делаете это на свой страх и риск! Не рекомендуется копаться в устройстве с электронными лампами, пока он включен!
Шаг первый: Сама идея
В ящике, в доме бабушки и дедушки, было найдено несколько старых ламп.
Было принято решение сделать на их базе усилитель низкой частоты. Другие полупроводники в данной самоделке не использовались принципиально. Пришлось провести исследование, чтобы выяснить, как работают эти ламповые усилители.
Шаг второй: Схема и компоненты
Разработка схемы, была, вероятно, самой сложной частью этого проекта. Сначала был написан список трубок, которые имелись в наличии, а затем уже, на их основе, нарисована принципиальная схема проекта. Был спроектирован стереофонический усилитель двухтактного типа с регуляторами тембра, входами фоно и aux и некоторыми VU-метрами. Требовались лампы EL84 с, и для других этапов было решено использовать простые двойные триоды. Лампы быстро закончились и пришлось заказывать новые.
Затем пришло время очередной трудности: выходной трансформатор. Дешевый трансформатор оказалось не легко найти. Но после небольшого поиска, в конечном итоге трансформатор нашелся на одной популярной доске объявлений. Трансформатор обозначен, как NASS II-12 на схеме.
«NASS» означает «Not A Single Semiconductor», II означает двухтактный и имеет в общей сложности 12 ножек.
Шаг третий: Первый тест
Хаос на столе выше, — это сборка компонентов в воздухе.
Здесь использовано два обычных силовых трансформатора последовательно в качестве выходного трансформатора, просто чтобы проверить, все ли работает. Казалось, все в порядке, и теперь пришло время найти силовой трансформатор. В наличии лежал старый трансформатор и автором была предпринята попытка накрутить трансформатор самому. Однако после разборки, перемотки и тестирования, пришлось, отказался от идеи… Поэтому был взят один трансформатор от старого радио, думая, что все будет в порядке. Но это не так. Но об этом позже.
Шаг четвертый: Корпус изделия
Материалом для корпуса должен был быть алюминий. Передняя, верхняя и задняя пластина из матового алюминия. Стороны, из какой-нибудь твердой древесины.
К сожалению, автору пришлось отказаться от алюминиевой верхней крышки, потому что ресурсы были ограничены. Передняя и задняя часть были сделаны из трехслойного материала (два листа алюминия и один пластик между ними). Для верхней крышки требовался прочный и долговечный материал, потому что он должен был выдерживать тепло, выделяемое лампами, и выдерживать вес основного трансформатора. Поэтому решение было в пользу текстолита. Этот материал имеет коричневатый цвет, он относительно прочный и с ним легко работать.
Важно! Необходимо электрически экранировать весь корпус и подключить его к земле только в одной точке, чтобы избежать контуров заземления. В этом случае был использован аэрозольный клей и тонкий алюминиевый радиатор.
Передняя и задняя панели были спроектированы в SolidWorks, чтобы посмотреть, как выглядит усилитель. После этого был использован сверлильный станок, чтобы сделать необходимые отверстия для разъемов, предохранителей, переключателей, потенциометров и измерителей уровня громкости.
Для хорошей отделки поверхности использована мелкозернистая наждачная бумага. После этого использовалась трансферная фольга для печати этикеток, которая была покрыта слоем блестящего и прозрачного покрытия, чтобы предотвратить стирание букв со временем.
Сначала верхняя панель была установлена для пробной посадки, а затем высверлены необходимые отверстия.
Шаг пятый: Проводка усилителя
Чтобы верхняя панель выдержала трансформаторы, конструкция была усилена листовым металлом. После этого была начата разводка проводки. Это самая трудоемкая процедура. Сначала крепятся болты к трансформаторам и патрубкам, а затем паяются необходимые компоненты. Модуль управления тоном нуждался в дополнительном экранировании, потому что он улавливал шумы из окружающей среды. Поэтому он был установлен в металлическую коробку.
Шаг шестой: Финальная сборка, проблемы и спецификации
Таким образом, всё было собрано. После теста выяснилось, что у главного силового трансформатора появились проблемы с очень высоким током, он сильно нагревался.
Примерно через 30 минут он достигал температуры свыше 90 C. Это было выше его оптимальной рабочей температуры. Даже после установки небольшого вентилятора внутри корпуса, снизить температуру не получилось. Поэтому пришлось установить еще один 6,3В трансформатор внутри корпуса. Это решило проблему высокой температуры основного трансформатора.
Другой проблемой был очень высокий уровень шума. Вероятно, это связано с контурами заземления, которые случайно были оставлены в цепи.
Поэтому неминуема модернизация данного усилителя.
В конце концов, несмотря на небольшие недостатки этого усилителя, по словам автора, он звучит превосходно!
Этот усилитель может выдавать среднеквадратичное значение 15 Вт на канал без каких-либо заметных искажений. Он потребляет около 10-15 Вт от сети при работе на холостом ходу и около 100 Вт при работающих на полную мощность, трансформаторах.
О преимуществах и недостатках ламповых схем усилителей низкой (звуковой) частоты, немало споров.
Существуют, прямо таки целые отдельные течения лампового звука, со своими гуру, и адептами. «Только лампы, никаких полупроводников», «гибридные», «однотактные», «фанаты трансформаторов (межкаскадных)» и гибриды и подвиды. Это что касается самодельщиков, которые в любом случае заслуживают уважения. Есть еще те, для кого оболвание ближнего своего, профессия. Там совсем худо. Разумеется, везде есть исключения.
Не будем сейчас касаться «теологии», а посмотрим, что удалось сделать из, буквально подножного хлама.
Начать пожалуй, стоит с того, что приехали мы в Пермский край искать себе местечко для жизни, в основном, с вещами самыми необходимыми и радиодетали в их число не входили. К счастью, в городе нашёлся магазинчик торгующий радиодеталями, со своеобразным ассортиментом, однако, и то что обнаружилось, было за счастье. Радиоэлементы требующиеся для усилителя на лампах, несколько специфичны, это не считая самих радиоламп. Словом, пораскинув мозгами, дал объявление в местную газету о покупке лампового радиоприемника.
Много звонили, несколько отдали просто так, с условием «забрать-из-гаража -самому». Набралось аж четыре штуки, потом взбунтовались родственники, а настаивать было неловко — мы тогда временно жили у родителей, а мастерил я у бабушки в частном секторе. К счастью два радио, оказались с весьма близкими внутренностями — типовая схема усилителя НЧ на 6П14, и блок питания одинаковый. «У нашей Алёны Игоревны, внешность такая типическая-типическая».
Первой предательской мыслью, которую с трудом удалось придушить подушкой, была просто взять и перенести эти платки усилителей в отдельную коробочку и… и собственно всё. Но во первых это было бы не слишком эстетично (А как же, чуть не главная изюминка-лампы снаружи? Выпендрёж конечно, но красиво ведь). Да на печатных платах – ну уж нет. Словом, решено было от легкого пути отказаться, чай не первый раз канифоль нюхаем! Чтоб, всё как у людей… (напевая под нос) всё как у люде-е-ей. Да, хм, ну разложил на верстаке на тряпочке надерганные из радио лампы, набросал схемку, блок питания, чтоб все напряжения стабилизированы, все дела.
Выходные лампы 6П14, переключение триод-пентод, выходные трансформаторы, вроде ТВЗ 1-9, входной каскад 6Н2П, но утверждение оставил на потом, после экспериментов.
Приличных ламповых керамических панелек в магазине и не видели никогда, пришлось выкручиваться.
Высокие боковые стенки, лишь отчасти для простоты. Во многом для удобства — не дурно защищает хрупкие и бьющиеся радиолампы, а учитывая предстоящую стройку в деревне, вообще не понятно где будет аппарат таскаться. Опять-же, очень удобно настраивать и переделывать — перевернул и стоит себе как вкопаный, причём и лампы не нужно вытаскивать — паяй, меряй, включай, сколько душе угодно.
Радиатор сверху для стабилизаторов, высоковольтных и накалов. Выпрямители для них в подвале шасси.
Корпус разобран, шпаклевка, шлифовка, пару слоев краски.
Сборка корпуса набело.
Смонтированы тумблеры включения питания (накал и с задержкой анодное), индикаторы питания на неоновых лампочках, ламповые панельки, переключатели режима выходного каскада – триод-пентод, и включения обратной связи.
Смонтированы выпрямители в подвале, предохранитель на задней стенке в арматуре, все подключено, осторожненько проверяем работу готового кусочка схемы прямо от сети. Лампы торчат для антуража.
Все работает, ура.
Очередь за силовым трансформатором. Этот, от того же радио. Мощности вполне должно хватить. Кожух был снят с магнитопровода, к нему припаяны четыре шпильки из длинных болтиков М6. Для установки боком в этаком лежачем положении, чтоб все провода были в подвале шасси. Катушку проварил в лаке, чтобы не гудел.
Смонтированы и уже проверены высоковольтные выпрямители, их аж четыре штуки — для каждого каскада двух каналов свой собственный. Каждый диод зашунтирован пленочной ёмкостью против помехи при переключении.
Электролитические конденсаторы здесь, в том числе и от стабилизаторов. Сами стабилизаторы будут на радиаторе сверху.
Подключены тумблеры включения питания и индикаторные неоновые лампочки. Видно сигнальные гнезда и экранированный кабель к первому каскаду.
Планка, нет не Пикатинни — Мазая. Контактная. Будет крепиться на винтах трансформатора внутри корпуса. На ней удобно распаиваются диоды выпрямителя накала всех ламп. Стабилизаторы, опять же снаружи на общем радиаторе.
Стабилизатор +5 вольт. С гнездом USB. Для удобства работы MP3 проигрывателя. Чтоб не бегать искать зарядку или компьютер. Обычная 7805, в классическом включении – два электролитических, два керамических конденсатора. Питается от выпрямителя накала.
О, трансформатор на месте. Зарядка тоже. На крепеж трансформатора нахлобучены контактные планки, на них распаяны три диодных моста с электролитами, включена зарядка для МР3-шника.
Платка со стабилизаторами. Высоковольные на дискретных элементах, три стабилизатора накала посередине — на 7806, плюс, по одному-два (подобрать) диода в общий вывод.
С другой стороны платы силовые элементы.
Причем навыворот, чтоб их прижать спиной к радиатору. Плата тоже сделана несколько оригинальным способом – на манер как с элементами SMD, чтобы со стороны радиатора не было ни дорожек, ни выводов.
Высокое напряжение все таки.
Вот этому кстати.
Сверху понятно крышка, чтоб пальцами в высокое напряжение не залезть. Радиатор стандартный, игольчатый, крышка из кровельной оцинкованной стали 0,5мм.
Испытания БП. Соединения между выпрямителем и стабилизатором на живую нитку.
Самое сложное — засовывание на место и монтаж. Радиатор со стабилизаторами с другой стороны шасси. Все провода собранные в четыре пучка продеваются в отверстия и проводятся к выпрямителю. Пинцетом, с толикой терпения и внимательности. Потом начинается главная забава — искать тестером где какой конец провода и по двум схемам подключать, да чтоб не торчало ничего лишнего, да чтоб «и смотри не перепутай… Кутузов». А не то салют может быть знатный, плавали, знаем.
Это уже сами каскады усиления, собственной, так сказать, персоной. Ну, всё как у людей. Автоматическое смещение, межкаскадные конденсаторы вроде фторопластовые, полюбопытствуем.
Выходные трансформаторы.
Из радиоприемников понятно, проварены в воске с парафином, сердечник на горячую стянут в тисках через полоску резинки – чтоб, немагнитный зазор в каждом слое железа был одинаковый и минимальный. При разборке-сборке не теряем полосочку бумаги для немагнитного зазора.
И в импровизированный кожух из сгущёночной банки.
Заливаем воском, или нейтральным герметиком, или эпоксидной смолой, если не жалко.
Выходные трансформаторы на месте.
Прослушивание в бабушкиной теплице, где места побольше. А что, мне нравится.
Акустика была такая вот, акустическое оформление – «закрытый корпус», играет хорошо, но чувствительности маловато, приходится выходной каскад в основном включать пентодом.
Это с кожухом на радиаторе.
Поработав некоторое время, перегорел один из выходных трансформаторов, пришлось переделывать на другие.
Как известно, в кругах радиолюбителей макеты усилителей частенько так и остаются макетами.
Быстренько собрать макет «на фанерке» легко, а вот построить красивый корпус часто недосуг! Сложно, дорого, лень…
Этой статьёй хочу внести свою лепту в «окорпусение» любительских конструкций. Итак, корпус лампового усилителя для наушников «с нуля» за день-два!
За основу была взята , опубликованная на портале. Не суть важно. Так можно собрать корпус для любой конструкции.
За основу берем алюминиевый уголок (я использовал уголок сечением 20×20 мм). Лучше, чтобы толщина его была миллиметра полтора минимум. И аккуратно нарезаем заготовки для будущего корпуса.
Аккуратно срезаем уголки под 45 градусов:
Начинаем потихоньку собирать конструкцию:
Вот такой каркас получается в итоге:
Замечу, что это пока промежуточная сборка, потом все винтовые соединения будут впотай .
Берем лист дюраля и кроим заготовки для верхней и нижней крышек будущего корпуса:
Важно! Кроим с припуском в 1-2 мм.
Выкроенный лист прижимаем к корпусу струбцинами (извините, забыл сделать такое фото) и насверливаем отверстия для крепления сразу и в крышке/днище и уголках каркаса.
Дело в том, что отверстия делаются сначала сверлом меньшего диаметра — для резьбы и только потом большего — для винтов, отдельно в крышках корпуса. Если сверлить поотдельности, то ничего хорошего не выйдет. Отверстия просто не совпадут!
Возьмите за общее правило все сквозные соединительные отверстия сверлить сразу в «пакете».
Крышки должны слегка выступать за границы корпуса. Лишнее по месту можно легко удалить напильником или шлифовальной машинкой.
Это изображение другого корпуса, но суть ясна.
Нарезаем деревянные рейки для «бортов» усилителя. В качестве материала прекрасно подходят деревянные нащельники (они же наличники дверные).
Вот тут правильный инструмент — большое преимущество. Я использую следующий комплект: точное дисковое стусло и очень качественная ножовка для торцовки Kataba Speed Saw 265. Запил начинается очень точно, полотно не «гуляет», угол выдерживается очень хорошо при неспешном пилении.
Помимо ножовки и стусла в наборе угольник и тестовое ножовочное полотно без зубьев для пристрелки.
Made In Japan. Хорошо видна хитрая разводка – зубья заточены вовнутрь.
Хотя, при определенном опыте можно управиться и обычными инструментами.
Совет! Нарезайте заготовки «адресно». Т.е. приложили рейку к фасаду корпуса, отметили точно линию реза, разрезали и прикрепили. Именно так. После приложили рейку, например, к левому «борту» корпуса, отметили линию реза, точно отрезали и прикрепили. Только так можно избежать или свести к минимуму появление щелей между рейками.
Небольшие щели после сборки можно легко закрыть замазкой по дереву.
Сам усилитель был собран на небольшом дюралевом шасси, соединенном с верхней крышкой винтами и 5-7 мм стойками. Это сделано для того, чтобы спрятать панельки ламп. Естественно, все отверстия в шасси и верхней крышке были просверлены заранее в «пакете». Об этом я писал выше.
Процесс сборки:
На нижней крышке крепятся детали выпрямителя и удвоителя анодного напряжения.
Накалы ламп питаются от отдельных обмоток переменным напряжением и «уперты» в землю парой резисторов на 150 Ом.
Тестовый запуск:
Далее всё как обычно. Шлифовка, покраска, лакировка. Кожух для трансформатора удобно спаять из текстолита. В моем случае — это листовой металл. Раскрой по развертке.
|
_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%87%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0.jpg)
При оценке экспериментальных образцов первостепенное внимание уделялось субъективным тестам на музыкальность, которые проводились квалифицированными экспертами.
Даже небольшой его нагрев говорит об неисправности такого трансформатора и он подлежит замене, естественно при коротком замыкании первичной обмотки трансформатор придется перематывать полностью.cxema.org — Ламповый усилитель своими руками
Специально для конкурса от Ака Касьяна и сайта vip-cxema.org.
Еще раз поздравляю канал Ака Касьяна с его днём рождением 🙂
В этой статье я бы хотел поговорить о ламповом звуке и о своей поделки из радио ламп.
Мы живём в XXIвеке и мы всё знаем, что лампы уходят из жизни, и их нигде не применяют кроме как в ламповых усилителях, но эту роскошь (я имею ввиду заводское производство) могут позволить себе только «элитные» люди. Но есть такие замечательные люди, как радиолюбители, ну или любители лампового звука, ведь как говориться — «Стоит услышать один раз ламповый звук и после уже не оттянешь», но увлекаются этой тонкой работой только лишь те, кто глубоко в юных годах когда только появлялись транзисторы остались на стороне ламп, ну или уже в наше время полюбили ламповый звук.
Но ведь все же думают, что только люди старшего поколения увлекаются направлением ламповых усилителей, да и вообще радиотехникой в целом. На самом деле это отнюдь не верно и в этой статье я постараюсь развеять это суждение. И так, время представиться, я начинающий радиолюбитель, меня зовут Данил, мне 14 лет, и я из города Воронеж. Обычно после того, когда я говорю данную фразу, все сразу перестают воспринимать в серьез как меня, так и мое увлечение. Но нашлись такие люди, которые смогли поддержать меня. Когда я снял своё первое видео, его прокомментировал Ака Касьян, чему я был бесконечно рад, так же был рад поддержки Михаила. И тут я понял, что раз уж Ака положительно отозвался, то нужно продолжать.
Было лето и я решил взяться за что то более сложное для меня, и это был ламповый усилитель. Сначала углубился изучением теории лампового звука, много читал, смотрел видео и изучал. Когда я уже имел «базовые знания» я занялся поиском какой же я буду собирать усилитель, на это ушло не мало времени, но решил начать я всё же с простого однотактного усилителя на 3х лампах (двух 6П14П и 6Н2П).
Вроде как решил что буду делать, но… Детали было найти сложно, а потом я понял, что нужно найти старый ламповый телевизор. На его поиски так же ушло много времени. Но уже после нескольких недель поиска я отыскал телевизор, который идеально подходил для усилителя. Рекорд В312.
Когда сказали что черно-белый рекорд не был рабочим, то не жалко было снимать лампы. Снял лампы, конденсаторы (они были в хорошем состоянии), пару резисторов и три трансформатора — силовой, ТВК и ТВ-ЗШ (См. Рис. 3.1, 3.2).
Докупил недостающих элементов, и опять же возникла проблема. На первый канал всего хватило, а вот на второй нужна была ещё пара трансов — ТВК и ТВ-ЗШ, где ТВК играл роль дросселя по питанию, а ТВ-ЗШ выходного трансформатора. Ну и с этой проблемой я справился и уже пошел на крайности купив трансформатор. А тем временем наступает уже второй месяц лета, дааа вот так долго я занимался поиском. Ну а дальше нужно было заняться корпусом усилителя, нашел корпус БП от советской логики и решил креативить, получилось конечно не особо, но думаю для первого раза сойдет.
Основой послужила вот эта рама от БП (См. Рис. 1). Нижнее основание сделал из доски ламината, и верхнюю крышку тоже из него, для боковин так же сделал накладки из ламината, но уже более светлого.
Теперь по сборке: силовой трансформатор установил сзади, перегородив его заслонкой из железной крышки БП (получился своеобразный экран). Внутри установил диодный мост из диодов her407, два дросселя по анодному и звуковые трансформаторы (См. Рис. 4.1, 4.2). Далее верхняя доска ламината была подогнана под корпус снята фреска, в том числе и для панелек лам с кондерами, которые установил на этой доске (См. Рис. 2). Теперь начал производить монтаж и припаивать элементы, развёл землю. На вход припаял экранированные советские провода. Накал кстати тоже из советских проводов (См. Оставшиеся фотки внизу статьи).
Я думаю нет смысла рассказывать о каждом элементе где и как он припаян и какую функцию он выполняет, но скажу одно, для меня изготовить усилитель не было трудно, я получил массу полезных знаний и навыков которые мне должны пригодиться в следующих проектах.
Автор — хныкин ден
| Теперь возможно сразу точно определить некоторые характеристики выходного трансформатора: Тип: для работы в усилителе с несимметричным выходом Постоянный ток первичной обмотки: Idc = 120 мА Максимальная мощность переменного тока: Изготовитель трансформатора немедленно захочет узнать величину импеданса нагрузки для вторичной обмотки трансформатора. А так как звуковая катушка громкоговорителя не является чисто активным сопротивление с величиной 8 Ом, то предпочтительнее будет рассчитывать на нагрузку с сопротивлением 4 Ом. Выходной трансформатор имеет, как правило, многосекционную вторичную обмотку, и производители трансформаторов предлагаю чаще всего конструкцию с четырьмя секциями, обмотки которых могут коммутироваться для подключения нагрузки 1 Ом, 4 Ом (наиболее предпочтительный вариант для подавляющего числа используемых на практике громкоговорителей), 8 Ом и 16 Ом (идеальный случай, если удается раздобыть подлинный громкоговоритель с сопротивлением 16 Ом). Вторым важным вопросом является значение наименьшей частоты, на которой будет необходима максимальная выходная мощность. Стоимость этого вопроса весьма велика. В качестве примера можно привести классические коммерческие усилители Leak Stereo 20 и TL12+ , которые могут работать с заявленной в технической документации номинальной мощностью до частот 50 Гц. Для выходного трансформатора марки Sowter 9512 в паспорте указывается максимальная мощность 8 Вт на частоте 25 Гц, даже для такого неправдоподобного случая, когда значение мощности на практике превысит заявленное. Задание смещения лампы Для получения необходимого тока 120 мА можно было бы просто подать на сетку напряжение —25 В, но даже небольшое уменьшение напряжения смещения на сетке могло бы вызвать незамедлительное превышение максимально допустимой мощности на аноде Pa(max) . Это является причиной, по которой производители ламп не рекомендуют использовать сеточное смещение для ламп с высоким значением крутизны (значение крутизны 35 мА/В является очень большим для маломощных ламп). Следовательно, необходимо использовать катодное смещение. Необходимо обеспечить падение напряжения 27 В (с запасом) на резисторе, по которому протекает 120 мА. По закону Ома следует: Если на резисторе происходит падение напряжения в результате прохождения по нему тока, то он должен засеивать выделяемую на нем мощность, значение которой определяется выражением: В качестве резистора с минимально допустимым значением рассеиваемой мощности следует использовать резистор, имеющий мощность рассеяния 5 Вт. Можно использовать тонкопленочный резистор МРС-5, который является безиндуктивным, но подверженный очень сильному нагреву при мощностях рассеяния более 2 Вт в обычную воздушную среду. Либо можно привинтить к шасси плакированный алюминием проволочный резистор Wh25, который будет оставаться холодным, но под вопросом окажется его небольшая индуктивность, которой характеризуются все низкоомные проволочные резисторы. После недолгих колебаний выбор пал на резистор МРС-5 с сопротивлением 200 Ом, последовательно включенный с переменным проволочным резистором, позволяющим точно регулировать величину анодного тока. Катодный шунтирующий конденсатор Катодный резистор должен шунтироваться конденсатором, чтобы предотвратить образование паразитной обратной связи по переменному току, которая могла бы вызвать увеличение значения эквивалентного сопротивления rа и необходимость проведения новой нагрузочной характеристики. Как и в случае малосигнального приближения, необходимо оценить величину сопротивления для переменной составляющей на участке цепи катод-земля. Со стороны конденсатора эквивалентное сопротивление лампы Но это сопротивление включено параллельно катодному резистору Rk с сопротивлением 225 Ом. То есть, параллельное включение данных резисторов даст значение сопротивления 115 Ом. Для каскада с усилением малых сигналов было бы желательно, чтобы шунтирующий элемент работал вплоть до частот 1 Гц, но такое требование не является обязательным для усилителя мощности. По определению, в каскаде усиления мощности существует большой размах амплитуд сигнала и возникают сильные искажения. -3дБ, задаваемой конденсатором, параллельно включенным с цепью, образованной параллельно включенными резистором У автора не оказалось в наличии конденсатора с емкостью 1500 мкФ, но оказался конденсатор с емкостью 1000 мкФ и рабочим напряжением 35 В, обладающий к тому же низким значением эквивалентного последовательного сопротивления, который и был им использован. Огромное количество инженерных разработок было выполнено именно таким способом. Приведенный расчет достаточно точен (хотя он и мог выполняться на оборотной стороне старого конверта), затем из имеющихся в наличии на данный момент радиокомпонентов был выбран наиболее близкий по своим параметрам. Определение необходимого напряжения высоковольтного источника питания На сопротивлении первичной обмотки выходного трансформатора происходит падение некоторой части высоковольтного питающего напряжения, следовательно, необходимо определить сопротивление первичной обмотки по постоянному току RDC(primery) Как правило, производители трансформаторов указывают данный параметр, но полезно самим произвести необходимые измерения при помощи омметра. Для разрабатываемой схемы усилителя требуется анодное напряжение Va = 255 В, а с учетом катодного смещения 27 В и падения напряжения на обмотке выходного трансформатора значение высокого напряжения должно будет составлять 300 В (относительно точки подключения на выходном трансформаторе). Определение значения высоковольтного напряжения представляется достаточно важным, так как оно определяет максимальное значение напряжения, необходимого для каскада предварительного усиления (в противном случае было бы необходимо добавлять вспомогательный высоковольтный источник питания). Сглаживание высоковольтного напряжения Двухтактный усилитель подавляет фон высокого напряжения за счет противоположено протекающих токов в обмотках выходного трансформатора, но однотактный усилитель с несимметричным выходом такой способностью не обладает. DC ≤ 2 |
Основное преимущество ламповых усилителей в том, что они очень простые по своим конструктивным особенностям. Собрать их даже новичку, который имеет приблизительные знания в области радиоэлектроники, не составит труда.
Для большинства случаев подойдут вариации А1 и АВ1. Такие модели новичкам собрать не под силу, поэтому для их покупки обращаются в магазины.
Для триодного каскада с несимметричным выходом, работающего ниже одностороннего ограничения, основными искажениями являются составляющие второй гармоники, но они включают постоянную составляющую, которую обуславливает накопленный на развязывающем конденсаторе заряд, и которая вызывает сдвиг напряжения смещения от обусловленной ранее статической рабочей точки. Как только приходит большой сигнал, развязывающий конденсатор плавно возвращает лампу в расчетную точку. Время восстановления определяется постоянной времени на частоте f
Следовательно, должна быть выбрана большая частота ослабления, например
Для используемого трансформатора
Поэтому, требования по фону переменного тока к источнику высоковольтного напряжения должны быть в последнем случае гораздо выше. К сожалению, усилители с несимметричным выходом нуждаются в изменяющемся в процессе работы значении тока (пределы изменения составляют 0 ≤ I
Устройства отличаются стабильной работой несмотря на возможные перебои с питанием и подачей напряжения, полоса расширена в сторону низких частот. Последний фактор обуславливает комфорт для человеческого уха, которое при средней громкости более чувствительно к низким и средним частотам.
Гитарный ламповый усилитель с нуля (Часть 1, Трансформаторы): 5 шагов
Чтобы найти точное соотношение, я подключил трансформатор переменного тока (с предохранительным резистором 1 Ом / 1 Вт последовательно) к черному и зеленому проводам. Я использовал их, потому что они имели самое высокое сопротивление, что намекало на самое высокое соотношение. Таким образом, я мог быть вполне уверен, что напряжения, сформированные на других обмотках, будут ниже.
Сначала обратите внимание на точное напряжение, которое выдает стенная бородавка. Трансформатор и резистор, к которым вы подключены, не будут представлять большой нагрузки, поэтому напряжение будет выше, чем указано для настенной бородавки.В моем случае настенная бородавка, рассчитанная на 9 В переменного тока, выдавала 10,27 В переменного тока.
Пусть это будет урок трансформеров! Они не груз; они трансформируют нагрузки. Вот почему к ламповым усилителям при включении должен быть подключен динамик. На выходные клапаны должна быть подана нагрузка, иначе они откроются сами.
Это похоже на ожидание еще одной ступеньки наверху темной лестницы; всего несколько тысяч раз в секунду.
При 10,27 В переменного тока на черно-зеленом я обнаружил 317,2 мВ переменного тока на желто-красном. Сине-черный / белый — 2.2. 10,27 В переменного тока (напряжение на одной обмотке), разделенное на 0,3172 В переменного тока (напряжение на другой) в квадрате, равно 1048. Моя цель — подключить его к динамику с сопротивлением 8 Ом — так что 8 Ом, умноженное на 1048, равняется 8384 Ом. . Это двухтактный выходной трансформатор, поэтому каждая выходная лампа будет воспринимать половину этого значения, или 4192 Ом (мы назовем это 4k2 Ом). Это довольно хорошая нагрузка для большинства клапанов с бонусом в виде красно-желтого отвода, который позволяет нам использовать нагрузку 4 Ом.
Если целью был динамик с сопротивлением 16 Ом, то первичный элемент имел бы обмотку 2 кОм на лампу, а красный / желтый ответвитель обеспечивал подключение динамика с сопротивлением 8 Ом.
Обмотки сине-черный / белый и зеленый / желто-черный / желтый мы будем иметь в виду для обратной связи или просто не подключать.
С обычным кабинетом громкоговорителей они предлагают слишком низкую или слишком высокую нагрузку, чтобы это было возможно. Например, с динамиком на 8 Ом на сине-черной / белой обмотке у нас будет нагрузка ~ 163 Ом для клапана.
Большинству клапанов было бы трудно управлять чем-либо настолько низким. Это было бы возможно, но не без того, что я бы назвал необоснованными жертвами — лишними и сложными и т. Д.Я не буду недоброжелателен — в нем могут быть интересные звуки или разрешен необычный клапан — пожалуйста, опубликуйте то, что вы найдете.
Если не можете найти, сделайте сам усилитель — Часть 2
Добро пожаловать во вторую часть нашей статьи о создании собственного усилителя. (Обязательно ознакомьтесь с частью 1 здесь)
В этой статье мы рассмотрим фактическую конструкцию усилителя, от схемы до включения. Предупреждение, которое я сделал в первой статье, сейчас еще более важно.В этом проекте я имею дело с потенциально опасными для жизни напряжениями и имею необходимую подготовку и опыт, чтобы делать это безопасно.
Пожалуйста, будьте предельно осторожны и не работайте с находящимся под напряжением электрическим оборудованием без надлежащей подготовки и соблюдения техники безопасности.
Работа по созданию усилителя может происходить разными способами, но я установил порядок, который работает для меня.
- Определить макет
- Подготовьте шасси для установленных компонентов
- Установите компоненты, установленные на шасси
- Установить трансформаторы
- Подключите компоненты блока питания
- Подключить компоненты сигнальной системы
Схема
Макет выглядит очень простым, но требует некоторого размышления.Есть несколько основных правил, которые я рекомендую для хорошего макета. Во-первых, компоненты блока питания должны находиться подальше от входа и секции предусилителя. У меня обычно они находятся на противоположных концах шасси. Второй — правильно сориентировать трансформаторы.
Трансформаторы работают за счет магнитной связи первичной и вторичной обмоток посредством процесса, известного как индукция. Нет физического соединения. Поле создается в первичной обмотке и индуцирует поле во вторичной обмотке. Это очень упрощенное объяснение, но для наших целей этого должно быть достаточно.
Силовой трансформатор и выходной трансформатор оба работают с этими магнитными полями, но поле силового трансформатора намного сильнее, и вы не хотите, чтобы оно искажало поле в выходном трансформаторе за счет индукции. Чтобы предотвратить эту нежелательную связь, разработчики устанавливают силовой и выходной трансформаторы под углом 90 градусов друг к другу. На рисунке 1 вы можете увидеть очень типичную схему с трансформаторами, установленными под углом 90 градусов и расположенными на противоположных концах шасси. Если вы хотите поддержать эти цели дизайна с помощью чего-то более креативного, вы можете сделать что-то вроде того, что показано на рисунке 2.
Рисунок-2 Есть и другие соображения при планировании компоновки.
Расположение трансформаторов закрепит конструкцию, и вы будете строить вокруг нее. Вы хотите определить, где будут расположены розетки, гнезда и элементы управления. Не стоит устанавливать выпрямитель рядом с предусилителем. Мне нравится думать о дизайне, как о текущей воде. Он начинается в одной точке и перетекает в следующую, но никогда не возвращается. Гнездо предусилителя идет первым и переходит к следующему этапу, пока мы не дойдем до выходной лампы.Вы также должны подумать об ориентации каждой розетки, потому что это повлияет на расположение проводки нагревателя, высокого напряжения и сигнальной проводки.
Подготовить шасси
После того, как вы определили расположение компонентов, установленных на шасси, отметьте расположение каждого из них и определите размер отверстия, которое потребуется. Будьте осторожны: не все компоненты одного типа имеют одинаковый размер. Разъемы, используемые в гитарном усилителе Fender, не такого же размера, как у Marshall.
Я рекомендую вам получить все компоненты, смонтированные на шасси, прежде чем вы начнете делать отверстия в шасси. На этом этапе легко измерить каждый компонент, чтобы убедиться, что вы просверливаете отверстие нужного размера. Для получения стабильных результатов мне нравится отмечать расположение компонентов и размеры отверстий непосредственно на шасси, используя тонкий маркер Sharpie. Многие шасси поставляются с защитной пластиковой пленкой, и я оставляю ее, пока не закончу просверливать отверстия. Не волнуйтесь, если вы рисуете на корпусе, немного спирта и бумажное полотенце удалят все следы.
Есть много разных способов проделать отверстия в шасси. Самый лучший способ проделать отверстия в гнездах — использовать специальный пробойник для металла. Greenlee производит несколько моделей, как ручных, так и гидравлических. Эти специальные инструменты стоят сотни или тысячи долларов. Если это хобби, я бы предложил что-нибудь более доступное. Выключатели, кастрюли и домкраты можно просверлить вручную, но мне нравится использовать дрель.
Для розеток требуются отверстия гораздо большего размера, и для этой работы я использую кольцевые пилы, как показано на рисунке 3.Это не дешевый импорт. Это твердосплавные фрезы, предназначенные для обработки металла, и они прослужат долго, особенно если вы используете алюминий для шасси. Вы покупаете именно те размеры, которые вам нужны. Посетите магазин, который специализируется на инструментах, и у вас будет несколько вариантов на выбор. При использовании таких фрез я всегда использую сверлильный станок.
Когда дело доходит до маленьких отверстий, я предпочитаю использовать одинарные насадки. Это специализированные сверла, которые обрабатывают отверстия более одного размера. Они бывают разных размеров, как показано на рисунке 4.Вы также заметите небольшое сверло для создания пилотных отверстий. Контрольные отверстия действуют как ориентиры и улучшают работу всего. Еще одна удобная особенность заключается в том, что различные размеры шага обычно отмечаются прямо на насадке.
На рисунке 5 вы можете видеть, что это сверло будет резать от 3/16 дюйма до 1/2 дюйма без замены сверла. Это экономит много времени при работе на сверлильном станке.
Вот шасси после того, как я закончил подготовку шасси. Все отверстия для компонентов и их крепежа вырезаны, а пластиковая пленка удалена.На этом этапе я заканчиваю подготовку шасси, беря кусок металла и соскребая все острые заусенцы вокруг отверстий, а затем вытирая все шасси спиртом и бумажным полотенцем, чтобы удалить любые масла, оставшиеся во время производства. Вуаля, у нас есть шасси, готовое к сборке. Рисунок 6.
Рисунок-6Установить комплектующие
Теперь, когда корпус готов к работе, мы можем установить компоненты, смонтированные на шасси. Порядок операций гибкий, но мне нравится устанавливать все розетки, разъемы и переключатели, чтобы я мог начать думать о подключении усилителя.Мне нравится, когда все это продумывается, хотя позже я могу что-то изменить или удалить.
На рисунке 7 вы можете видеть входное гнездо и гнездо предусилителя. Позже они будут сняты и повторно установлены с уплотнительными кольцами для крепления амортизатора.
Установить трансформаторы
При сборке я предпочитаю устанавливать трансформаторы сразу после компонентов, установленных на шасси. Это позволяет мне переворачивать шасси для проводки, в то время как вес трансформаторов удерживает все на месте.Наиболее важными при установке трансформатора являются ориентация первичной и вторичной проводки, защита выводов трансформатора путем установки резиновых втулок и фиксация трансформаторов на месте для предотвращения вибрации. Мне нравится использовать болты № 10 из нержавеющей стали для этого силового трансформатора и № 8 из нержавеющей стали для выходного трансформатора. Для крепления гаек можно пойти двумя путями. Один из них — использовать гайку, болт, плоскую шайбу и стопорную шайбу, а альтернативный вариант — использовать гайки с невыпадающими шайбами, такие как гайки Kepps или гайки найлок.
Это устраняет необходимость в дополнительных шайбах. На рисунке 8 видно, что в этом примере я использовал оба типа. Трансформаторы ориентированы так, чтобы выводы были как можно ближе к месту назначения. Я пометил все розетки, чтобы уточнить.
Подключите компоненты блока питания
Блок питания — это первая секция, которую вы должны подключить. В этом усилителе источник питания является основой всей конструкции. Мне нравится думать об этом как о системе кровообращения человека.Напряжение генерируется, фильтруется, регулируется и распределяется по усилителю. Во всех ламповых усилителях есть источники постоянного тока (DC) и источники переменного тока (AC). Постоянный ток — это компонент высокого напряжения, который проходит от выпрямителя ко всем лампам. Компонент переменного тока — это источник питания 6,3 В, а часто и 5 В, который подается на нити каждой лампы, и фактический входной сигнал, который проходит от входного гнезда через всю цепь к выходному трансформатору.
Сигнальная цепь представляет собой переменный переменный ток, который связан и развязан с высоковольтной цепью постоянного тока, когда он усиливается и перемещается по цепи.
Питание нагревателя переменного тока является фиксированным и не имеет прямого взаимодействия с цепью постоянного тока или сигналом. Чтобы все эти напряжения работали без сбоев, мы хотим убедиться, что напряжение постоянного тока отфильтровано чисто, чтобы исключить любой шум и создать свободный путь для прохождения сигнала. Нить накала переменного тока должна быть проложена так, чтобы шум не попадал в сигнал переменного тока.
В этой сборке постоянный ток создается с помощью выпрямителя для создания пульсирующего постоянного тока. Затем постоянный ток проходит через конденсатор фильтра, дроссель, а затем через другой конденсатор фильтра, прежде чем он будет использован.Этот первый узел обозначается как B +. Это пережиток того времени, когда для питания усилителей использовались батареи. После того, как мы установили узел B +, дополнительные узлы создаются путем отбрасывания B + через резистор и добавления еще одной крышки фильтра.
Я добавил узел для питания экрана, регуляторов тембра и предусилителя. В каждом узле напряжение снижается и снова фильтруется. В этой конструкции напряжение B + находится в диапазоне от 300 до 400 вольт, и к тому времени, когда мы дойдем до предусилителя, он упадет примерно на 100 вольт.Чем ближе мы подходим к предусилителю, тем важнее становятся контроль напряжения и фильтрация.
Источник питания — переменный ток с напряжением около 6,3 В и используется для нагрева нитей внутри каждой вакуумной трубки, за исключением выпрямительной трубки. Я использовал выпрямитель GZ34, и для его нити требуется 5 вольт. При выборе силового трансформатора убедитесь, что у вас есть все необходимые отводы напряжения. Мне нравятся выпрямители, потому что они больше реагируют на состояние схемы, чем кремниевые диоды, и под нагрузкой они немного «проседают», и усилитель выглядит более органично.Многие компании не используют их, потому что они стоят дороже или хотят избежать провисания. Поскольку у нас есть гнездо для выпрямителя, его можно снять и заменить диодным модулем, если у нас есть приложение, в котором мы хотим минимизировать провисание и искажения.
На рисунке 9 показано подключение к выпрямителю.
При прокладке проводов нагревателя рекомендуется использовать витую пару. Поскольку есть 2 провода, управляющие переменным током, один технически является высоким, а другой — низким одновременно. Скручивая 2 провода вместе, мы можем уменьшить шум, поскольку эффект шума будет устранен.Обычно я делаю длинную цепочку из проводов нагревателя витой пары и обрезаю их до необходимой длины по мере прохождения схемы. Я не пытаюсь минимизировать длину провода на этом этапе, просто сделайте это примерно на тот случай, если позже потребуется доработка. На Рисунке 10 показан корпус с установленной основной системой питания. DC для предусилителя и стека тона будет добавлен позже, когда я сделаю несколько плат.
Рисунок-10Подключение компонентов сигнальной системы
Я составил черновую схему, чтобы руководить процессом подключения.Здесь начинается самое интересное. Теперь, когда мы завершили фундамент усилителя, пришло время установить все компоненты, которые будут передавать аудиосигнал для усиления и фильтрации.
По сути, связка резисторов и конденсаторов, которые будут формировать звук усилителя. Теперь надо разобраться, как установить эти детали. Большинство современных усилителей имеют печатные платы для удержания компонентов. Хотя этот метод хорош для крупных производственных циклов, он не подходит для домашнего хобби, выполняющего разовый проект.Есть пара других методов, которые работают очень хорошо. Самый старый метод — точный точка-точка. Платы отсутствуют, компоненты напрямую соединены друг с другом и используют небольшие клеммные колодки для общих подключений. Это чрезвычайно прочная конструкция, использующая этот метод, но он может немного напугать новичков, потому что результаты могут сбивать с толку.
Другой вариант — построить компонентную плату или платы для удержания мелких деталей и подключить эту подсборку к компонентам, установленным на шасси.Эти платы использовались в большинстве классических усилителей 50-х и 60-х годов и имеют плату на основе непроводящего волокна, в которую встроены небольшие металлические проушины или вертикальные металлические стойки, называемые турелями.
Существуют инструменты для сборки доски с проушинами, а также их можно приобрести с предварительно установленными проушинами. Для строительства башни башни вы можете приобрести доску, которая предварительно просверлена с сеткой отверстий, и вы устанавливаете башни там, где они вам нужны для компонентов. Это метод, который я выбрал для этого проекта.
Поскольку это уникальное творение, я не мог купить готовую печатную плату, поэтому мне пришлось сделать свою собственную. Я купил предварительно просверленную доску из стекловолокна, комплект револьверных головок и инструмент для сидения примерно за 20 долларов. Качество этих компонентов повсюду, поэтому я рекомендую покупать их там, где вы можете видеть, что вы покупаете. В этом проекте вы заметите, что голая доска была просверлена грубо, что затрудняет установку и посадку турелей.
Мне нужно было сделать 3 доски.Один для остальных компонентов источника питания, второй для всех компонентов для регуляторов тембра и третий для секции предусилителя.
Все они могли быть на одной доске. Поскольку я убедился, что в корпусе достаточно места, мне не пришлось втискивать все на одну доску, и я выбрал модульную конструкцию. На рисунке 12 вы можете видеть доску, револьверные головки и посадочный инструмент. Вы работаете над этими вещами в перевернутом виде, если у вас нет специального приспособления, чтобы все удерживать. Снизу в отверстие вставляется турель.Вы берете инструмент для сидения, кладете его на дно башни и бьете по нему молотком. Это расширяет основание башни и фиксирует ее в отверстии. Рекомендуется выполнять эту работу на твердой поверхности и использовать для работы кусок металлического листа. Помните, я строю эту штуку в своей гостиной на обеденном столе, и, возможно, вы тоже.
После того, как я создал плату с рядами турелей, мне пришлось подумать о компонентах и их расположении. Вот где схема важна.Взгляните на рисунок 13, нашу рабочую схему. После того, как вы поработаете с группой усилителей, вы будете знать, к чему должны подключаться все контакты на каждой лампе.
А пока я предлагаю вам взглянуть на базовые схемы тех ламп, которые вы хотите использовать. Вы можете использовать перепечатанное руководство по электронным лампам или многие доступные онлайн-ресурсы. Я не могу подчеркнуть важность чтения справочной литературы, если это хобби, которым вы действительно хотите заниматься.
Мне нравится устанавливать компоненты в том порядке, в котором сигнал проходит через схему.На рисунке 14 вы увидите, как я расположил компоненты для платы предварительного усилителя. Сравните это изображение со схемой.
Рисунок-14 На рисунке 15 вы увидите, как я расположил компоненты для стека тонов. Опять же, сравните это со схемой, и вы получите хорошее представление о том, как работает схема. Вам следует сориентировать все компоненты, требующие заземления, в одном направлении. Территория очень важна, и лучше локализовать ее, а не разбрасывать повсюду.В этом проекте все заземления блока питания находятся в одной точке, как и земли для плат предусилителя и стека тона.
На рисунке 16 вы можете увидеть, как я расположил платы предварительного усилителя и стека тональных сигналов до подключения. После того, как платы установлены, компоненты подключаются к смонтированным на шасси элементам управления и трубным гнездам по мере необходимости.
Рисунок-16Для выполнения этой работы вам необходимо иметь средний уровень владения ручным инструментом и паяльником. Я использую паяльник карандашного типа на 60 Вт с регулируемой температурой.Вы не хотите использовать паяльник для подключения разъемов и горшков. Лучше всего использовать паяльные пистолеты для больших проводов и заземления, когда вам нужно много тепла. Все основные заземляющие соединения в этой конструкции усилителя механические. Болт прикрепляется непосредственно к шасси, а заземляющие провода подключаются к болту с помощью соединителей кольцевого типа, которые могут быть либо припаяны, либо соединены с проводами обжимом.
Трансформаторы поставляются с собственными проводами, поэтому их просто отрезают до нужной длины и аккуратно связывают.
При подключении компонентных плат к розеткам и элементам управления я предпочитаю использовать одножильный или многожильный провод, луженый на заводе. Оба этих типа позволяют вам контролировать расположение проводов и помогают с общей свинцовой одеждой. Незначительное перемещение провода может иногда вызывать или отменять гудение, поэтому, когда вы найдете правильное место для провода, вы захотите, чтобы он оставался на месте. Изоляция — это вопрос выбора, если изоляция рассчитана на требуемые напряжение и ток, вы можете продолжать работу.Проволока с твердым сердечником и тефлоновой изоляцией отлично подходит для большинства применений и не плавится, пока вы учитесь паять. Дешевый многожильный провод с пластиковой изоляцией хуже всего. Не используйте его, если нет ничего другого, потому что вы испортите проект. Просто говорю’.
На рисунке 17 вы можете увидеть готовый усилитель в состоянии, которое я называю грубым. Все компоненты установлены и подключены. На этом этапе усилитель не закончен, потому что мы должны его ввести в эксплуатацию.
Ввод в эксплуатацию — это процесс прохождения спроектированной сборки и выполнения тестов, чтобы убедиться, что все выполнено правильно.Первые тесты будут посвящены общей работе и безопасности. После этого прослушивание усилителя становится самым важным тестом, и окончательная настройка будет производиться на уровне компонентов.
На этом пока все. В заключительной части этой статьи мы рассмотрим TNT или Testing & Tuning. Я дам точные числа для напряжений в цепях и проверю выходную мощность. В конце я заполню пробелы на схеме и исследую готовый продукт. Спасибо за внимание и обязательно вернусь к части 3.
Как трансформаторы влияют на звук и ощущения вашего усилителя
Парни, у меня есть для вас угощение !!! Как вы знаете, я большой поклонник трансформаторов Mercury Magnetics и уже много лет являюсь их дилером. Их продукты превосходны, как и их обслуживание клиентов. Линия Mercury Magnetics довольно обширна, и они также могут делать индивидуальные детали.
Я работаю с Серджио Хамерником почти год над эксклюзивным интервью о гитарных трансформаторах усилителей.В этом интервью Серджио рассказывает о том, как трансформаторы влияют на звук и ощущения вашего усилителя, имеет ли значение размер трансформатора и как он влияет на тон, что такое дроссель и многое другое.
Mercury Magnetics — лидер в производстве трансформаторов для гитарных усилителей. На протяжении многих лет я лично использовал их утюг для многих ремонтов, реставраций и индивидуальных сборок. Меня не перестает удивлять, когда я использую набор и слушаю усилитель после завершения проекта. Это похоже на то, как будто со звука сняли одеяло, а вы слушаете его в «3D-очках.«Ощущение от усилителя также становится намного более динамичным. На мой взгляд, «трансформаторы вашего усилителя действительно являются сердцем и душой вашего усилителя».
В этом эксклюзивном интервью с Серджио Хамерником (человеком за кулисами Mercury) некоторые основные вопросы касаются звука и ощущений от гитарного усилителя.
Его ответы прямолинейны, прямолинейны и проницательны.
300guitars: Почему гитаристы должны так сильно заботиться о трансформаторах в своих усилителях?
Серджио Хамерник: Когда игроку приходится бороться со своим усилителем, тогда действительно нет особых причин для его использования.Качество звука и характеристики лампового гитарного усилителя во многом определяются его трансформаторами. Там, где есть отличный «ламповый звук», вы всегда найдете «великолепно звучащие трансформаторы», благодаря которым все это произойдет!
Как только вы преодолеете талант / способности игрока, все зависит от тона. Если усилитель не воспроизводит желаемый тон, окно вдохновения закрывается, и на смену ему приходит усталость как для исполнителя, так и для слушателя.
В наши дни музыканты, которые предпочитают играть на электрогитаре, хороши настолько, насколько им позволяют их технические знания и уровень развития.
Трансформаторы — самые важные и самые дорогие компоненты в списке запчастей гитарного усилителя.
Кроме того, это единственные компоненты, разработанные и построенные специально для этого усилителя, в отличие от остальных компонентов — резисторов, конденсаторов и даже электронных ламп. Эти другие компоненты считаются частями «универсального применения», то есть не только для создания звука гитарного усилителя. Электронная промышленность обычно использует эти же компоненты для медицинских, промышленных, радиотехнических и многих других приложений.Вы, конечно, не могли бы приспособить или использовать трансформаторы гитарных усилителей для любого из этих других приложений, не обидев кого-то.
Трансформаторы — ключ к созданию уникального фирменного тона. Именно трансформаторы отличают одну марку усилителя или звук от другого. Вот еще один способ взглянуть на это — всем производителям усилителей приходится иметь дело с одним и тем же ограниченным выбором из небольшого пула производителей электронных ламп и другими требованиями к готовым компонентам (резисторы, конденсаторы и т.
Д.). Это НЕ относится к трансформаторам.Несмотря на то, что существует множество универсальных конструкций трансформаторов, которые удовлетворяют «требованиям к мощности» усилителя, вы не захотите использовать эти ужасно звучащие устройства в своих гитарных усилителях. Точно так же не случайно, что большинство лучших производителей усилителей, модификаторов и специалистов по ремонту начинают свое ремесло и заканчивают его с завидным мастерством, полагаясь на свой выбор трансформаторов.
300guitars: Не могли бы вы объяснить в терминах гитариста, что такое силовой и выходной трансформаторы?
Серджио Хамерник: Мне действительно не нравится объединять всех гитаристов в одну категорию.Делать здесь предположения (будь то благотворительность или нет) просто не кажется мне справедливым. У каждого игрока свой уровень интереса и технический уровень понимания этого предмета. Поэтому я разделю свой ответ на три группы определений и позволю игроку выбрать то, что ему больше всего подходит.
Говоря простым языком гитариста: Это волшебство !!
С технической точки зрения: устройство, эффективно использующее взаимную индуктивность, так что цепи с различными требованиями по напряжению / току могут соответствовать друг другу.
С инженерной точки зрения: трансформаторы — это электрические устройства, состоящие из магнитного сердечника и двух или более катушек (обычно называемых обмотками), индуктивно связанных в качестве цепей для передачи энергии переменного тока от одной тесно связанной катушки к другой, как правило, в разных напряжение и текущее значение. Трансформаторы также используются для согласования импедансов между источником генерации сигнала и нагрузкой.
300guitars: Как силовой трансформатор влияет на звук вашей гитары? Звук идет с выходного трансформатора, верно?
Серджио Хамерник: Да, звук усилителя выходит через выходной трансформатор, но с чего все это начинается? Хотя выходной трансформатор жизненно важен для идеального звучания усилителя, он просто не может сделать это в одиночку.
Силовой трансформатор — это первый шаг к созданию звука и установлению стандарта характеристик, которые используются лампами и выходным трансформатором.
Выходной трансформатор зависит от силового трансформатора для определения максимальной мощности, которую может выдать усилитель. Силовой трансформатор также вносит большой вклад в общее впечатление от усилителя. Такие как пробивной удар (фактор мощности), атака нот, воспринимаемое присутствие большей / широкой звуковой сцены и, что наиболее важно, скорость или время реакции слышимого отклика усилителя на осязание игрока и технику игры.Поправьте это любым способом, используя дешевые силовые трансформаторы, и ваша аудитория может спутать тон вашего усилителя со звуком, издаваемым пердением в подушку!
Плохой силовой трансформатор будет выдавать слабый тон независимо от того, насколько хорош выходной трансформатор. Хороший выходной трансформатор также не предназначен для устранения проблем или полировки какашек. Мусор на входе — это всегда мусор на выходе.
Так что, пожалуйста, не стреляйте в посыльного, потому что трансмиссия просто не режет его.
Выходные и силовые трансформаторы на самом деле являются близкими родственниками.Выполняя аналогичные задачи, один сопоставляет и изолирует динамик от усилителя, а другой сопоставляет и изолирует усилитель от энергокомпании. Своего рода миротворцы, не позволяющие лампам поджарить динамики и не позволяющие энергии энергетической компании поджечь усилитель и подключенных к нему людей.
300гитар: Как выходной трансформатор влияет на звук и ощущения усилителя?
Серджио Хамерник: Выходной трансформатор — это последний компонент звуковой цепи. Голос усилителя.Последнее слово, которое доходит до говорящего. Поскольку все электронные лампы никогда не предназначались для преднамеренного искажения, вся тяжесть получения желаемого усиленного гитарного звука сильно ложится на трансформаторы. Задача выходного трансформатора состоит в том, чтобы коаксировать, извлекать и даже раздражать силовые лампы, создавая благоприятные для звука искажения.
Вы когда-нибудь задумывались, почему твердотельные усилители всегда играли второстепенную роль по сравнению с тоном ламповых усилителей? Это просто из-за отсутствия ламп или выходного трансформатора? По крайней мере, есть над чем подумать.
Выходной трансформатор определяет, как будет звучать усилитель, от полностью чистого (сладкого с легким блеском) до полностью подавленного (бензопила) искажений и всего, что между ними.
Между прочим, термин «чистый», используемый в гитарном усилителе, звучит неправильно. Гитарного усилителя без искажений не существует. «Чистый» означает меньшее искажение. Между выходным трансформатором (катушками) и голосом динамика (катушками) существует тесная индуктивно-реактивная связь, которая также проникает в силовые лампы и влияет на диапазон искажений «от чистого до грязного».Качество выходного трансформатора определяет, насколько хорошо усилитель воспроизводит тон — те ноты, которые плавают между струнами, которые создаются обертонами, перезвонами, тонами звонка, сустейном и т.
Д. Плохо сделанные выходные трансформаторы имеют тенденцию к полосканию, раздавить и замаскировать эти обертоны.
Выходной трансформатор также отвечает за то, насколько эффективно мощность звука усилителя передается на динамик (нагрузку). В конце концов, игрок выдает итоговый отчет о производительности усилителя и выходного трансформатора с такими комментариями, как «четкость», «артикуляция», «громкость», «разрыв», «зернистость», «гладкость», «измельчение». , »« Грязный »,« древесный »,« мягкий »,« размятый »,« нечеткий »,« темный »,« мутный »и т. Д.Существуют сотни описаний и эвфемизмов гитарных усилителей, которые отражают их эмоциональную реакцию (как игроков, так и слушателей) на то, что выходит из окна усилителя.
Мощный выходной трансформатор. Многие любят и ненавидят. По-прежнему один из самых непонятых компонентов гитарного усилителя. 80 лет и сильные. Иди разберись….
300гитар: Когда дело доходит до трансформаторов, имеет ли значение размер? Как?
Серджио Хамерник: Я почти слышу, как моя жена говорит: «Теперь это звучит как вопрос парня.
На самом деле, в большинстве ситуаций трансформаторы и дроссели являются хорошим аргументом в пользу того, что «чем больше, тем лучше».
Силовой трансформатор, размер которого недостаточен для работы, будет нагреваться сильнее, чем сукин котенок. Усилитель нельзя толкать — он разрушается под действием слабого, проседающего напряжения. Он не в состоянии удовлетворить требования, которые игрок предъявляет к усилителю. Усилитель замедляется и имеет тенденцию выдыхать ноты при чистом воспроизведении и гудеть или издавать звуки при перегрузке.
Еще одним признаком малоразмерных и / или плохо спроектированных силовых трансформаторов является явление «дрейфа тона».Вы знаете, что это происходит, когда усилитель (общий с некоторыми ранними фендерами и половиной современных 100-ваттных усилителей) начинает с приличного тона в течение первого часа или около того, а затем где-то через два часа тон начинает меняться, а не для лучше. Внутренние температуры трансформатора достигают своего пика и начинают расстраивать напряжения и мощность, которые видит усилитель.
Это вызвано изменением сопротивления меди. Когда температура становится слишком высокой, звук усилителя дрейфует. Помните, что богатый тон усилителя нужно хорошо подавать.
Выходной трансформатор меньшего размера будет действовать больше как суппозиторий для усиленного гитарного звука, чем как большое открытое окно, что является его основным назначением. Вопреки популярному мифу, нет никакой магии тона, которая возникает, когда вы принудительно подаете выходной трансформатор до предполагаемого насыщения или намеренно подключаете его к нему с помощью изящного силового трансформатора.
Термин «искажение насыщения выходного трансформатора» появился из-за неправильного предположения людьми, которые действительно не понимают, как лампы и трансформаторы работают вместе для создания гармонических искажений, благоприятных для музыки.Если выходной трансформатор достигнет истинной насыщенности, все низкие частоты исчезнут, средний диапазон будет звучать темным и размытым при более низкой громкости, оставляя высокие частоты жесткими и хрупкими.
Вам это нравится?
Значит, эффект насыщения перегруженного гитарного звука создается не самим трансформатором. Хорошие выходные трансформаторы предназначены для работы при низкой плотности потока (нагрузки индуктивности). Такой низкий магнитный поток затрудняет насыщение выходного трансформатора.Таким образом, выходной трансформатор не заслуживает признания или обвинения в этом «насыщенном» звуке. Фактический источник находится в двухтактной силовой ламповой пластине, реагирующей / насыщающейся на изменяющийся импеданс, который он видит в первичной катушке выходного трансформатора, поскольку его плотность потока изменяется с изменяющимися частотами и флуктуирующей мощностью, поступающей в него. Явление насыщения (когда оно появляется) в основном происходит в трубке.
Если кто-то хочет намеренно использовать изящный силовой трансформатор для достижения магии тона (да, некоторые пробовали, хотите верьте, хотите нет).Они могли сэкономить кучу денег и купить подушку, о которой я упоминал ранее, для получения аналогичных результатов.
Чем больше дроссель, тем лучше, если у вас есть место для него на шасси. При том же значении индуктивности большее количество железа и меди пропустит больше энергии, а также будет охлаждаться. Это связано с более низким сопротивлением постоянному напряжению с использованием дополнительной меди. Более высокое напряжение, доступное для ламп, означает большую мощность усилителя.
300гитар: Для чего нужен дроссель и почему вы предлагаете так много моделей?
Серджио Хамерник: Первоначально дроссели использовались в гитарных усилителях, чтобы продлить срок службы ламповых выпрямителей, почти утроив их ожидаемый срок службы.Они ведут себя как квазитоковый амортизатор. Дроссели помогают конденсаторам сглаживать любые пульсации, которые могут присутствовать на постоянном напряжении. Цель здесь — всегда пытаться подать на ламповые цепи максимально чистое напряжение. Сами по себе кепки неплохо справляются с этим. Но дроссель — это многозадачность. Наряду с изящной работой по сглаживанию пульсаций дроссель выполняет еще кое-что, что делает его важным вкладом в окончательный тональный характер усилителя.
Поскольку он подключен последовательно с выпрямителем и не привязан к земле, как колпачок, дроссель (являющийся индуктором) прекрасно работает как регулятор тока.И это не позволяет току уменьшаться так сильно, как если бы были задействованы только ограничения.
Этот почти постоянный ток, поступающий от источника питания благодаря дросселю, делает его идеальной платформой для создания наилучшего звука. Проще говоря, изменение значения дросселя меняет тон и поведение вашего усилителя.
Почему столько разновидностей дросселей? Поскольку дроссели являются важным звеном в звуковой цепи, единый подход ко всем был бы большой несправедливостью по отношению ко всем владельцам гитарных усилителей.Значения дросселя — это тонкая настройка, которая помогает извлечь из усилителя наиболее благоприятные тональные характеристики. Мы даже предлагаем вариант «переключения на лету» с нашими многозначными дросселями. Один дроссель с несколькими вариантами индуктивности, чтобы помочь производителю усилителя найти оптимальное место.
Есть еще одно преимущество использования дросселей, и это свойство, о котором чаще всего забывают. Когда дроссель подключен между парой крышек, создается форма фильтра нижних частот. Это означает, что дроссель блокирует высокочастотный мусор на линии переменного тока от смешивания с гитарным сигналом и возникновения всевозможных звуковых столкновений в процессе усиления.Не будем забывать, что мы живем в эпоху электроники, гораздо более сложную, чем 1950-е или 1960-е. Есть самые разные вещи, загрязняющие нашу мощность до того, как она попадет в наши усилители. Компьютеры, телевизоры, услуги кабельного телевидения BTL, наложенные на наши линии электропередач, вы называете это, — все это источники шума, которые нам не нужны в наших усилителях.
Вы будете удивлены, узнав, сколько производителей усилителей заменяют дроссель резистором только для того, чтобы сэкономить несколько долларов и упустить очень интересные преимущества дросселя. Почти все великие винтажные усилители имели дроссели (Marshall 50 и 100 Вт, Vox AC30, Fender Twin, Showman, Super Reverb, Vibroverb, Pro Reverb, Deluxe Reverb и т.
Д.). Строителей тогда учили теории трубок и они понимали важность дросселя в их конструкциях.
300гитар: Может ли реверберационный трансформатор Mercury улучшить звучание реверберации в усилителе?
Серджио Хамерник: Это зависит от того, насколько паршивым был оригинал. Трансформаторы реверберации намотаны аналогично гитарным звукоснимателям. Множество витков с очень тонкой проволокой. Что увеличивает затраты на их строительство. Многие компании экономят на материалах, чтобы в результате снизить свои затраты.
Мы считаем, что сигнал низкого уровня (почти шепот), поступающий в преобразователь реверберации, является довольно хрупким по своей природе, и что-либо меньшее, чем использование лучших материалов и техники намотки, может повредить ему и его тону. По словам наших клиентов, которые обновили свои преобразователи реверберации на наши, они сообщают о лучшей производительности, более высоком разрешении, более пышном звучании реверберации и т. Д. Исходя из этого, мой ответ — да — или ваши деньги вернутся.
300гитар: Легко ли модернизировать усилитель до комплекта трансформаторов Mercury?
Серджио Хамерник: Черт возьми! Это совсем не просто.В этом и заключается загвоздка. Вот почему у нас есть большой разрыв между разочаровывающим «корпоративным» звучанием и процветающим (но непоследовательным) рынком бутиковых усилителей.
Сколько хлопот и затрат вы готовы терпеть, чтобы получить идеальный тон? Если простая замена ламп улучшит тон, то почему мы до сих пор упускаем его так много? Если бы простое включение или выключение чего-либо дало лучший звук, то все крупные компании по производству усилителей сделали бы это несколько десятилетий назад, и у нас не было бы необходимости в этом интервью.Но нет, это не так просто. Быстрые, дешевые и грязные (не связанные с трансформатором) исправления усилителей не помогут сэкономить время. Они, как правило, больше похожи на мишуру и не особо подходят для реальных проблем с тоном. Мой старый мудрый дедушка однажды сказал: «Если положить сахарную пудру на какашку, это не станет пончиком».
Переход на трансформаторы Mercury требует технических знаний и болезненного страха удара током. Присутствуют потенциально смертельные напряжения, из них выходит множество корабельных проводов, что еще больше усложняет ситуацию и требует хорошей доли смазки для установочных колен для загрузки.Человек должен быть обучен электронике и не испытывать сексуальных расстройств. Твердая рука имеет большое значение для хорошей установки. Это не должно быть D.I.Y. каким бы простым он ни казался стороннему наблюдателю. У нас есть специалисты по всей планете, которые готовы помочь и хорошо поработать, прежде всего, с безопасностью. Трансформаторы дороги и трудоемки в установке.
Те, кто готов пойти на такие обязательства / жертвы (кому вообще нужны дети?), Будут вознаграждены за свои усилия.Не верьте мне на слово, просто прочтите наши отзывы. У нас есть куча их, и все они получены без запроса от игроков, разработчиков усилителей и технических специалистов по усилению, которые были достаточно впечатлены, чтобы написать нам и сообщить всем, что оно того стоит.
300гитар: Кажется, что лампы и большие железные куски (трансформаторы) — это очень старая школьная технология. Есть ли что-то новое на горизонте в Mercury?
Серджио Хамерник: Игра на гитаре — это еще более старшая школа. В электрогитаре нет ничего современного.Но что делает электрогитару «электрической», так это то, что она зависит от правил магнетизма. Звукосниматели на электрогитаре сделаны из катушек проволоки, реагирующих / реагирующих на изменение магнитного поля, как и звуковые катушки в динамиках. И давайте не будем забывать, что силовой трансформатор, дроссель и выходной трансформатор в усилителе выполняют свою работу через магнитные поля — буквально завершая связь между кончиками пальцев игрока и ушами игрока и слушателя.
Я хочу сказать, что если вы замените трансформаторы вашего усилителя на что-то другое, вы также можете заменить электрогитару чем-то другим.Так что, к счастью, мы будем держаться за большие куски железа и будем держаться за наши электромагнитные гитары! Это означает, что лампы, которые не являются магнитными устройствами, в конечном итоге могут быть заменены другими устройствами, такими как высоковольтные полевые транзисторы, если они соединены с трансформаторами правильного типа.
Это то, что вам на самом деле не нужно знать, но это интересно. Есть много мотивированных людей, которым сегодня надоело низкое качество трубок, и я надеюсь, что скоро они смогут сделать их замену реальностью.
Что нового на горизонте в Mercury? Куча всякой всячины. Классная новая линейка трансформеров, которая подарит следующему поколению игроков собственный уникальный голос. Винтаж — это здорово, но мы также хотим побудить новое поколение вдохновленных авторов песен и исполнителей продолжать заниматься гитарной музыкой. Все дело в тоне, который поможет засеять это.
Мы находимся в процессе проектирования, разработки новых комплектов для модернизации, предварительно упакованных комплектов трансформаторов для тех, кто не удовлетворен звучанием своих современных усилителей.Это наша страсть.
А, возможно усиление тона клиник. Если это то, чего хотят игроки. Мы также работаем над вещами, которые немного выходят за рамки горизонта, о которых я расскажу позже.
300guitars: Спасибо, Серджио, что нашел время для этого очень информативного интервью !!!
Серджио Хамерник: Спасибо, Билли, за это интервью и за то, что он наплевал на все, что мы называем тоном.
Ваша страсть явно просвечивает на вашем сайте. Такие люди, как вы, поддерживают все это и заставляют нас постоянно поднимать планку для гитарного сообщества.
Я также хочу заранее извиниться, если я оскорбил чьи-либо чувства какими-либо комментариями, которые я мог сделать. Я научусь жить с чувством вины….
Соображения по проекту — 2
Соображения по дизайну — 2| Elliott Sound Products | Конструкция усилителя с клапаном(вакуумная трубка) — Часть 2 |
Авторские права © 2009 — Rod Elliott (ESP)
Страница опубликована 7 декабря 2009 г.
Индекс клапана
Основной индекс
Содержание
1 — Введение
Если вы не знакомы с трансформаторами и используемой терминологией, в первую очередь следует прочитать «Трансформаторы — часть 1» и «Трансформаторы — часть 2».
Информация носит довольно технический характер, и без общего понимания того, как работают трансформаторы, у вас почти наверняка возникнут проблемы. Более простой обзор см. В разделе «Выходные трансформаторы и блоки питания» на веб-сайте Lenard Audio.
Клапанные усилители создают особые проблемы для выходного трансформатора и источника питания. Для достижения наилучших характеристик необходимо очень тщательно спроектировать трансформаторы, и идея, которая «казалась хорошей в то время», может вызвать серьезные проблемы при использовании.Главный из них — выбор выпрямителя для блока питания. Клапанные (ламповые) диоды неизбежно вызывают ностальгию, но по сути, они являются одними из самых бесполезных компонентов, которые вы можете включить в блок питания.
В этой статье рассматриваются требования как к гитарным усилителям, так и к усилителям Hi-Fi, и, хотя требования к выходному трансформатору сильно различаются, многие из возникающих проблем являются общими для всех ламповых усилителей мощности, независимо от того, как они будут использоваться.
Гитарные усилители создают некоторые дополнительные ограничения, но их легко учесть (хотя многие производители гитарных усилителей до сих пор не смогли это исправить).Обратите внимание, что усилители и трансформаторы SET (несимметричный триод) будут обсуждаться , а не , потому что, как известно большинству читателей The Audio Pages, я считаю их совершенно бессмысленными, кроме как для воспроизведения дисков шеллака (78 об / мин), где их большое искажение и окраска останутся незамеченными.
Первое, что нужно учитывать, — это желаемая выходная мощность, так как от нее зависит все, что необходимо для выходных и силовых трансформаторов, а также многие требования к источникам питания в целом.В приведенных здесь примерах будут рассмотрены соображения независимо от выходной мощности. Повышенная мощность просто делает все больше, но принципы остаются неизменными.
Не имеет значения, использует ли выходной каскад триоды, пентоды или лучевые тетроды, хотя это влияет на сложность конструкции, но не влияет на принципы.
Для триодов с низким КПД класса A может потребоваться источник питания такого же размера, как и для усилителя гораздо большего размера, использующего клапаны с более высоким КПД, и это может быть даже более сложным.
Теперь относительно просто сделать выходные трансформаторы лучшего качества, чем когда-либо прежде, благодаря наличию тороидальных сердечников. Они могут легко превзойти традиционное ядро E-I, но не всегда доступны. Это означает, что, за некоторыми исключениями, они должны быть изготовлены на заказ. Хотя намотать собственные трансформаторы с помощью ламинированных сердечников E-I довольно просто, специализированные машины, необходимые для тороидальных трансмиссий, находятся за пределами финансовых средств подавляющего большинства любителей.
2 — Выходные трансформаторы
Прежде чем мы начнем обсуждать трансформаторы (выходные или иные), следует помнить об одном очень важном факте о трансформаторах …
Коэффициент импеданса — квадрат отношения витков
Вышесказанное означает, что трансформатор с соотношением витков 10: 1 преобразует напряжение в 10: 1, ток в 1:10 и импеданс в 100: 1 — напряжение уменьшается, а ток увеличивается.
Импеданс представляет интерес только для выходных или межкаскадных трансформаторов связи.Площадь, занимаемая первичной и вторичной обмотками, должна быть как можно ближе к равной для низких потерь в меди. Также стоит помнить, что трансформатор не имеет собственного импеданса. Импеданс первичной обмотки выходного трансформатора определяется импедансом нагрузки на вторичной обмотке и квадратом коэффициента трансформации. Если импеданс нагрузки изменяется, первичный импеданс тоже изменяется. Нагрузки громкоговорителей не имеют постоянного импеданса, поэтому выходные каскады клапанов также не имеют постоянной нагрузки.
Все трансформаторы в идеале должны питаться от источника с низким импедансом — чем ниже, тем лучше. К сожалению, клапаны в основном представляют собой устройства с высоким импедансом, поэтому они не могут управлять трансформаторами без искажений. За исключением насыщения (на которое не влияет импеданс источника), все параметры трансформатора страдают, когда они управляются от ненулевого импеданса источника.
Гистерезис и потери на вихревые токи (так называемый ток намагничивания) не влияют на искажения, когда трансформатор приводится в действие с низким импедансом, но с увеличением импеданса также влияют искажения.
В качестве эксперимента я проверил сетевой трансформатор — 220В первичная и 28 + 28В вторичная. Я применил всего 10 В RMS от источника на 600 Ом (мой аудиогенератор), а при 40 Гц измеренный коэффициент нелинейных искажений составил чуть менее 1%. Это трансформатор на 150 ВА! При питании от более высокого напряжения и импеданса искажения будут быстро расти, и это всего лишь при 40 Гц и при нулевом постоянном токе в обмотках. Индуктивность утечки и паразитная емкость не имеют смысла на этой частоте (я измерял индуктивность рассеяния при 7 мГн), но очевидно, что для этого требуется намного больше витков первичной обмотки, чем предусмотрено.
Рисунок 1 — Эквивалентная схема трансформатора
Традиционная эквивалентная схема трансформатора показана на рисунке 1.
Хотя все параметры «сосредоточены» (т. Е. Показаны как один компонент), все компоненты распределены по всей обмотке. Несмотря на это, эквивалентная схема с сосредоточенными компонентами была верным помощником на протяжении десятилетий, поскольку она действительно дает очень хорошее представление о практическом трансформаторе для большинства расчетов. Вам нужно будет обратиться к этому, чтобы увидеть, где в игру вступают различные параметры, обсуждаемые ниже.Я добавил обмотку к емкости корпуса (включая сердечник), потому что на высоких частотах это может повлиять на производительность. Эта емкость фактически передается от пластины клапана к шасси.
Выходной трансформатор — это заключительная часть лампового усилителя, и он в значительной степени контролирует работу усилителя в целом. Импеданс между пластинами — это только один из многих параметров, которые необходимо оптимизировать, и в некоторых отношениях он наименее важен. Если импеданс неправильный, вы получите немного меньшую мощность, чем вы могли надеяться, и, следовательно, можете управлять клапанами слишком легко или слишком сильно.
Если индуктивность слишком мала, низкие частоты умирают. Даже если у вас может быть много индуктивности, если ядро насыщается (скажем) на 70 Гц при полной мощности, вы никогда не сможете получить полную мощность на любой частоте ниже 70 Гц.
Индуктивность утечки должна быть как можно меньше. Любая индуктивность рассеяния снижает связь на высоких частотах, поэтому может возникнуть преждевременный спад. Для обеспечения максимальной связи между первичной и вторичной обмотками использовалось множество различных методов, наиболее распространенной из которых является использование чередующихся обмоток.Сначала наматывается участок первичного, затем — вторичного. Добавляется раздел гнезда основного, а за ним — еще одна часть второстепенного. Этот процесс повторяется несколько раз, пока не будут завершены первичная и вторичная обмотки. Затем отдельные слои соединяются вместе для создания полной первичной обмотки с центральным отводом (возможно, с ультралинейными отводами) и полной вторичной обмотки.
Обеспечение нескольких вторичных импедансов означает, что некоторая часть перемежения теряется при использовании вторичных ответвлений с низким импедансом.В дешевом трансформаторе для гитарного усилителя можно использовать только две первичные обмотки и 2 или 3 вторичных, но более дорогой трансформатор Hi-Fi может иметь первичную обмотку, разделенную на восемь секций, с возможно, 7 или 9 вторичными. Большее количество сегментов означает лучшую высокочастотную характеристику, но трансформатор становится очень трудно намотать, становится дорогим и имеет избыточную емкость между первичной и вторичной обмотками.
Рисунок 2 — Чередование и соединение нескольких обмоток
На Рисунке 2 показана базовая схема с четырьмя первичными секциями и тремя вторичными.Вторичные обмотки показаны последовательно, но в зависимости от импеданса они также могут быть подключены параллельно. Самая важная часть намотки любого трансформатора — убедиться, что «окно» (пространство, отведенное для меди) заполнено медью настолько, насколько это возможно.
Это сводит к минимуму сопротивление и потери, но, естественно, необходимо оставить место для межобмоточной изоляции. Он должен быть как можно более тонким, но при этом должен выдерживать максимально возможное напряжение без сбоев. Требования противоречивые, потому что нужно…
- Максимально возможное количество витков для высокой индуктивности
- Самое низкое сопротивление, которое вы можете получить, чтобы минимизировать потери и повышение температуры
- Очень низкая индуктивность рассеяния для хорошей высокочастотной характеристики
- Низкая межслойная и межобмоточная емкость
- Низкая магнитная индукция сердечника для минимизации низкочастотных искажений
- Высокое напряжение пробоя изоляции для долговременной надежности
Это довольно внушительный перечень требований, и это всего лишь основных пунктов.Уже есть несколько конфликтов: один из способов получить низкую индуктивность рассеяния — это минимизировать количество витков, но нам нужно как можно больше витков.
Чем больше витков (или сегментов обмотки), тем больше емкость, так что все дело в балансировке. Есть и другие соображения, такие как баланс обмоток, фазовый сдвиг как на высоких, так и на низких частотах, и, наконец, что не менее важно, конечный трансформатор должен быть доступным. Неудивительно, что очень и очень немногие коммерческие трансформаторы могут даже надеяться удовлетворить всем этим требованиям, особенно потому, что многие из них являются решениями либо — либо.У вас может быть много чередующихся обмоток или низкая межобмоточная емкость, но не то и другое вместе. Кроме того (как будто этого было недостаточно), существуют проблемы, связанные с емкостью сердечника трансформатора. Внутренние обмотки будут иметь относительно высокую емкость по отношению к сердечнику, в то время как емкость в середине обмотки будет довольно низкой. Внешний слой также будет иметь высокую емкость, но не такой, как у самой внутренней обмотки.
Даже изоляция вызывает затруднения. Вакуумная пропитка воском, лаком или эпоксидной смолой значительно повышает напряжение пробоя за счет устранения воздушных зазоров между обмотками.
Воздушные зазоры могут подвергаться коронному (электростатическому) разряду, если напряжение достаточно высокое, и этот разряд повредит изоляцию, что в конечном итоге приведет к выходу из строя. К сожалению, пропитка увеличивает диэлектрическую проницаемость между обмотками, поэтому увеличивается межслойная и межобмоточная емкость.
Чтобы добавить оскорбления к травмам (как бы), громкоговоритель даже не обеспечивает постоянной нагрузки. Он зависит от частоты и является реактивным, поэтому изменяется сопротивление нагрузки пластины, а также фазовый угол напряжения и тока.Поскольку все это происходит одновременно и с разными характеристиками на разных частотах, неудивительно, что клапаны, управляющие трансформатором, не могут поддерживать показатели искажений, которые наблюдаются при резистивной испытательной нагрузке.
Хотя добавление отрицательной обратной связи снижает выходное сопротивление и дает более ровный отклик, оно не влияет на нагрузку, «видимую» клапанами, и не может компенсировать трансформатор, у которого недостаточно оборотов для предотвращения насыщения при полной мощности при самая низкая частота интереса. |
Чрезвычайно сложно даже получить выходные трансформаторы с традиционной обмоткой, чтобы они имели одинаковое сопротивление на каждой половине, потому что длина провода (и, следовательно, его сопротивление), необходимая для определенного числа витков, меньше для внутренних обмоток, чем для внешние обмотки. Обычно это приводит к неравному сопротивлению в каждой половине обмотки и, следовательно, к неравным потерям. Хотя эти неравенства обычно не являются серьезными, они обычно означают, что одна сторона двухтактного усилителя зажимается раньше, чем другая, и вызывает некоторые искажения на более низких уровнях.
Рисунок 3 — Обмотки Pi для выходного трансформатора
Альтернативой традиционной многослойной обмотке является обмотка пи (π). Они никогда не пользовались популярностью, возможно потому, что намоточные машины должны быть специально настроены для такой намотки, и межслойная изоляция становится проблемой. Фотография трансформатора с пи-обмоткой и усилителя с видимыми изображениями показана выше. Он был построен Джоном Бернеттом несколько лет назад. В окончательном варианте 8 основных цветов были зажаты между 9 второстепенными.Трансформаторы с Pi-обмоткой симметрично сбалансированы и имеют высокочастотную характеристику, вдвое превышающую характеристики обычного выходного трансформатора со слоистой обмоткой. Этот тип обмотки обеспечивает наилучшее согласование сопротивлений между каждой половиной первичной обмотки.
Тороидальные сердечники — отличный способ сделать выходной трансформатор с высокими характеристиками. Из-за формы тороида и полного отсутствия даже самого маленького воздушного зазора индуктивность рассеяния очень мала. Минимальное чередование даст результаты лучше, чем у традиционного трансформатора с множеством чередующихся обмоток.Однако тороидальные сердечники чрезвычайно чувствительны к малейшему дисбалансу постоянного тока, поэтому крайне важно, чтобы выходные клапаны были точно согласованы, чтобы гарантировать, что любая составляющая постоянного тока подавляется на всех уровнях мощности.
Каждый выходной клапан должен иметь катодный резистор 10 Ом для облегчения измерения тока, поэтому легко измерить напряжение на резисторе, чтобы определить ток на различных уровнях мощности от нуля до максимума.
Независимо от формы сердечника, важно, чтобы было достаточно материала сердечника (обычно кремнистой стали, желательно с ориентированной зернистостью), чтобы поддерживать максимально допустимую плотность магнитного потока, прежде чем эффекты насыщения сердечника станут слышны.Это влияет только на самые низкие частоты и не зависит от индуктивности. У трансформатора может быть более чем достаточно индуктивности, но он не может воспроизводить любую частоту ниже 50 Гц без серьезных искажений. Искажение вызвано насыщением сердечника, и единственный способ уменьшить плотность потока — это либо уменьшить напряжение, либо добавить больше витков, либо использовать сердечник большего размера.
Нормальный сплав кремнистой стали можно использовать с плотностью потока до 1,7 Тесла для материала с ориентированной структурой, или около 1.
3 Тесла для неориентированного (обычного) материала сердцевины. Для аудио максимальная рекомендуемая плотность потока составляет до 0,5 Тесла — если она больше, искажения резко возрастают. В общем, значения между 0,3-0,4 Тесла являются оптимальными для низкого уровня искажений при использовании пластин E-I. Тороидальные трансформаторы часто могут работать с более высокой плотностью магнитного потока, потому что потери намагничивания (причина преждевременных искажений) очень низкие. Я не собираюсь описывать процесс проектирования, так как он является предметом целых книг.В сети есть некоторая информация, которая может быть полезна, а на сайте ESP есть несколько статей, посвященных трансформаторам — см. Статью Transformers — Part 2 для некоторых деталей, которые вам нужны для понимания трансформаторов в целом.
Многие выходные трансформаторы слишком малы, чтобы обеспечить полную мощность на самой низкой заявленной частоте. В то время как отклик трансформатора мощностью 100 Вт может быть ровным до 20 Гц при выходной мощности 1 Вт или даже 10 Вт, при 20 Гц он может быть способен только на 30 Вт, прежде чем искажения станут недопустимыми.
По мере уменьшения частоты вам нужно больше витков на первичной обмотке и / или сердечник большего размера, чтобы поддерживать плотность потока значительно ниже насыщения. Как и в случае со всеми производимыми продуктами, существует тщательный баланс между производительностью (и размером) и стоимостью. Трансформатор, который может обеспечить 100 Вт при 20 Гц без слышимых искажений, действительно становится очень большим или имеет такое количество витков на первичной обмотке, что резистивные (медные) потери становятся чрезмерными и страдают характеристики на высоких частотах.
В качестве примера, если использовать стандартную пластину толщиной 1½ дюйма (38 мм) со стопкой 2 дюйма (50 мм), вам в идеале потребуется более 2500 витков провода на первичной обмотке, чтобы иметь возможность снизить частоту до 25 Гц на полной мощности, предполагая 600 В RMS на первичной обмотке (типично для усилителя с пластиной питания 500 В).Принимая во внимание, что общее сопротивление обмотки должно быть низким (предпочтительно менее 100 Ом), трансформатор будет трудно намотать, кроме как квалифицированным специалистом.
Это большой и дорогой трансформатор — только сердечник весит около 3 кг. Согласно Руководству разработчика Radiotron, основное правило заключается в том, что ядро должно весить около 77 г / Вт, поэтому для 100 Вт это составляет 7,7 кг. К сожалению, приведенная цифра не сопровождалась подробностями о минимально допустимой частоте, однако было упомянуто, что ядро может быть уменьшено там, где допускаются менее протяженные басы или более высокие искажения.ИМО, эта цифра весьма пессимистична, хотя и представляет некоторую процентную стоимость. Как правило, сердечник должен быть примерно наполовину меньше заявленного при условии, что в нем используется кремнистая сталь с ориентированной зеренной структурой. Имейте в виду, что полная мощность до 30 Гц или меньше никогда не требуется, потому что уровни энергии ниже ~ 40 Гц, как правило, довольно низкие.
Обычно считается, что индуктивность должна быть достаточно большой, чтобы индуктивное реактивное сопротивление на самой низкой частоте было не меньше импеданса пластина-пластина трансформатора (R PP ) параллельно с удвоенным импедансом пластин вентилей (2 × r P ).
На этой частоте отклик будет на 3 дБ ниже. Для расчета минимальной индуктивности …
Z = (2 × r P ) || R P-P (где Z — полное сопротивление в Ом) L = Z / 2 × π × f 3 (где L — индуктивность в Генри, X L — индуктивное реактивное сопротивление в Ом)
На практике индуктивность должна быть намного больше, по большей части просто для того, чтобы свести к минимуму максимальную плотность магнитного потока.Индуктивность — в лучшем случае «движущаяся цель», потому что она изменяется в зависимости от уровня и частоты сигнала. Это также общеизвестно сложная цифра для измерения, поскольку потери в сердечнике и сопротивление обмотки обычно делают большинство измерений бессмысленными. Нередко у хорошего выходного трансформатора расчетная индуктивность значительно превышает 100 Генри, даже если менее половины этого значения может быть «достаточным» на основе формулы.
На низкочастотной резонансной частоте громкоговорителя общий импеданс может заметно увеличиться, поэтому трансформатору обычно требуется гораздо большая индуктивность, чем может показывать простая теория.
, конечно, не волшебство, но конструкция трансформатора, обеспечивающего отличные характеристики во всем диапазоне частот, — это не только искусство, но и наука. Слишком много нематериальных факторов и слишком много противоречивых требований, чтобы можно было просто набросать красивую формулу, охватывающую все.
Большинство старых художников, которые знали все уловки и могли спроектировать отличный трансформатор на лету, теперь ушли, и с их уходом потеряно много ценных знаний.
Хотя старые книги по этой теме содержат большую часть необходимой нам информации, я могу заверить вас, что она не подходит для легкого чтения, и в большинстве формул используются старые британские единицы измерения и единицы. Да, они могут быть преобразованы, но не мной.
Особенно для работы на низких частотах чистый постоянный ток в обмотках вызовет преждевременное насыщение, потерю индуктивности и искажения. Первичные обмотки с центральным отводом имеют постоянный ток, но в правильно настроенном усилителе постоянный ток в каждой половине обмотки будет одинаковым, но в противоположных направлениях.Это приводит к полному подавлению магнитного потока, вызванного постоянным током, так что сердечник на холостом ходу вообще не имеет магнитного потока. Любой постоянный ток, который вызывает магнитный поток в сердечнике, просто создает проблемы, и единственный способ предотвратить насыщение — это создать воздушный зазор. Это снижает эффективную магнитную проницаемость сердечника, поэтому для той же индуктивности требуется больше витков. Максимальный уровень переменного тока, с которым ядро может работать без насыщения, составляет менее половины от максимального. Трансформатор должен быть значительно больше и иметь больше витков, чтобы получить достаточную индуктивность для хороших низкочастотных характеристик (что увеличивает сопротивление обмотки и индуктивность рассеяния), но он никогда не будет работать должным образом.
Излишне говорить, что усилители SET (несимметричные триоды) имеют полный постоянный ток покоя, протекающий в первичной обмотке, и в этом отношении являются явной катастрофой.
3 — Индуктивность утечки
Требования к хорошему высокочастотному отклику почти диаметрально противоположны требованиям к низким частотам. Вот почему первичные и вторичные обмотки чередуются, чтобы максимально расширить полосу пропускания трансформатора. Сопротивление обмотки, паразитная емкость, индуктивность рассеяния и фазовый сдвиг (чему способствует и способствует громкоговоритель) — все это увеличивает искажения на высоких частотах, и даже поддержание идеально сбалансированной первичной обмотки становится трудным.
Сердечник трансформатора выше нескольких кГц является избыточным — его можно физически удалить, и трансформатор по-прежнему работает нормально. Фактически, искажения обычно ниже, потому что нет потерь в сердечнике, которые могли бы испортить ситуацию. Однако индуктивность рассеяния увеличивается из-за отсутствия сердечника, направляющего магнитный поток.
Тем не менее, индуктивность рассеяния — лишь одна из нескольких причин, вызывающих преждевременный спад высоких частот.
У трансформатора масса возможностей испортить высокочастотную характеристику.Емкость между обмотками (от первичной к вторичной), межслойная емкость (между первичными слоями), емкость относительно сердечника, дисбаланс высокочастотного импеданса, вызванный несбалансированной паразитной емкостью, и, конечно же, импеданс самой нагрузки громкоговорителя. Очевидно, что важно, чтобы индуктивность рассеяния была одинаковой для каждой половины первичной обмотки.
Как отмечалось выше, индуктивность рассеяния является основным фактором высокочастотных потерь. Индуктивность утечки — это паразитный компонент в эквивалентной схеме, который вызывается потоком, генерируемым в первичной (-ых) обмотке (-ах), который не может пройти через вторичную (-ые) обмотку (-и).Чередование минимизирует эффект, но некоторому потоку всегда удается «уйти», а индуктивность рассеяния находится последовательно с основной обмоткой.
Таким образом, он создает импеданс, который блокирует высокочастотные сигналы, причем эффект усиливается с увеличением частоты. Импеданс индуктивности рассеяния на заданной частоте можно определить из …
X L = 2 × π × L L × f (где X L — индуктивное сопротивление в Ом, а L L — индуктивность рассеяния в Генри)
Если трансформатор имеет индуктивность рассеяния 20 мГн, он имеет полное сопротивление 2500 Ом при 20 кГц.Он появляется последовательно с главной обмоткой и импедансом пластины выходных клапанов, поэтому, если сопротивление первичной обмотки трансформатора составляет 2500 Ом, сопротивление обмотки составляет 100 Ом, а сопротивление пластины составляет 4000 Ом (исключительно в качестве примера), выходной сигнал будет на 3 дБ ниже на частоте 52,5 кГц в результате индуктивности рассеяния. Как видите, относительно небольшая индуктивность рассеяния может легко вызвать довольно большую потерю ВЧ сигнала.
Тороидальный выходной трансформатор может иметь индуктивность рассеяния менее 3 мГн, в то время как трансформатор с основным (и минимальным) чередованием может превышать 30 мГн.Индуктивность утечки для данной топологии обмотки трансформатора пропорциональна квадрату числа витков.
Z = Z P-P + r P + R W (где Z P-P пластина-пластина импеданс, r P — сопротивление пластины, а R W — сопротивление обмотки) f 3 = Z / (2 × π × L L ) (где f 3 — понижающая частота на 3 дБ в Гц, Z — полное сопротивление, а L L — индуктивность рассеяния)
В приведенном выше примере высокочастотная характеристика будет -3 дБ на частоте 52.5 кГц. Если трансформатор имеет несколько чередующихся вторичных обмоток и несколько ответвлений с импедансом динамика, индуктивность рассеяния почти всегда будет другой (выше), если не используется вся вторичная обмотка.
Например, если предусмотрены ответвители динамика на 4, 8 и 16 Ом, всю вторичную обмотку нельзя использовать для всех трех ответвлений. Обмотки могут быть включены последовательно на 16 Ом и параллельно на 4 Ом, но отвод на 8 Ом не может использовать всю вторичную обмотку. Даже параллельные соединения должны выполняться с большой осторожностью, и каждая параллельная секция должна иметь точно такое же количество витков.Разница в один оборот может вызвать серьезные потери, локальный нагрев и очень низкую производительность.
Наконец, поскольку трансформатор имеет паразитную емкость и индуктивность рассеяния, он также имеет собственную резонансную частоту. В зависимости от трансформатора это может варьироваться от 50 кГц или около того до нескольких сотен кГц. Саморезонанс вызывает звон при резких переходных процессах и может быть источником скачков напряжения, если усилитель перегружен.
4 — Импеданс и обратная связь
Применение отрицательной обратной связи было сделано для достижения трех основных целей.
..
- Уменьшить выходное сопротивление
- Уменьшить шум
- Уменьшить искажения
Простые (дешевые) продукты были гораздо больше заинтересованы в снижении шума, чем в чем-либо еще, но также были ограничены выходным трансформатором и редко могли применять достаточную обратную связь, чтобы произвести сильное впечатление на искажения или импеданс, но снижение шума было необходимо. Без обратной связи уровни шума из динамика часто были очень навязчивыми, поэтому обратная связь снижала шум и усиление до «приемлемых» уровней.
Поскольку трансформатор не имеет собственного импеданса, он просто отражает импеданс нагрузки обратно на выходные клапаны. Если импеданс нагрузки изменяется, изменяется и сопротивление, наблюдаемое клапанами. Нагрузки громкоговорителей известны своим импедансом, который изменяется в зависимости от частоты, поэтому выходные клапаны не имеют постоянного импеданса. Из-за этого традиционно выходные трансформаторы проектируются на основе номинального импеданса нагрузки, который считается резистивным во всем звуковом диапазоне.
На самом деле выбора нет, потому что невозможно было бы попытаться учесть фактическое сопротивление каждого громкоговорителя на каждой частоте, поэтому компромисс необходим. Поэтому в следующих расчетах для всех расчетов предполагается наличие резистивной нагрузки при номинальном импедансе. Большая часть этой информации подробно описана в первой части этой статьи и будет рассмотрена здесь лишь кратко.
В таблицах данных для многих клапанов указано рекомендованное сопротивление пластина-пластина для различных условий эксплуатации, но они носят скорее академический, чем практический характер.Обычно они предполагают, что потерь нет и что напряжение источника питания остается постоянным независимо от нагрузки. Ни один из этих условий не существует в реальном усилителе.
Коэффициент трансформации трансформатора (и, следовательно, его коэффициент импеданса) определяется максимальным напряжением и током, подаваемыми на выходные клапаны, без превышения их номинальных значений.
Необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить запас прочности, особенно для пикового напряжения. Следует избегать пробоя основания клапана или трансформатора (когда пиковое напряжение превышает способность изоляции предотвращать прохождение тока), так как это может привести к очень дорогостоящему ремонту.
Напряжение переменного тока, возникающее на первичной обмотке двухтактного выходного каскада, вдвое превышает напряжение на пластине любого выходного клапана. Все выходные клапаны имеют напряжение «насыщения», и пластина обычно достигает минимального напряжения на 30–120 В выше катодного напряжения. Точная цифра зависит от типа и возраста клапана, напряжения экрана и нагрузки. Хотя можно получить цифры из таблиц данных, эта область часто очень оптимистична, что приводит к ложным выводам. «Практическое правило» — среднеквадратичное значение напряжения на трансформаторе составляет примерно 1.В 1 раз больше постоянного напряжения.
Например, двухтактный усилитель может иметь напряжение питания пластины 600 В.
Если предположить фиксированное смещение и минимальное напряжение между пластиной и катодом 80 В, пиковое напряжение, доступное на пластине, составит 600 — 80 = 520 В. Это ~ 368В RMS. Таким образом, полное напряжение на первичной обмотке составляет 736 В. Это предполагает, что напряжение питания постоянного тока не падает, но оно будет. Типичное регулирование постоянного тока составляет около 10%, поэтому при полной нагрузке напряжение питания будет снижено на 10% от 600 В или 60 В.Максимальный переменный ток на каждом клапане теперь составляет 600 — 80 — 60 = 460 В или 325 В RMS. Это дает полное напряжение на первичной обмотке трансформатора 650 В RMS. Метод быстрого доступа (умножение постоянного тока покоя на 1,1) дает 660 В RMS — для меня этого достаточно.
Если этот усилитель предназначен для выдачи 50 Вт на 8 Ом, напряжение, требуемое на вторичной обмотке, составляет 20 В (среднеквадратичное значение), поэтому коэффициент трансформации — это просто напряжение первичной обмотки, деленное на напряжение вторичной обмотки — 33: 1.
Коэффициент импеданса равен 33 квадрату, что составляет 1089: 1, поэтому первичный импеданс составляет 8712 Ом.Обратите внимание, что здесь я не сделал поправки на тип клапана. В значительной степени это несущественно — нужно просто выбрать клапаны, которые имеют требуемые параметры, или изменить напряжение и мощность в соответствии с клапанами, которые вы хотите использовать. Для этого примера подойдет EL34 или 6L6GC, или вы можете просто использовать KT88 и покончить с этим. Конечно, в какой-то мере решение по выпускным клапанам уже принято. Никто не будет настолько глуп, чтобы предположить, что вы можете получить 50 Вт, например, от пары клапанов EL84.
Если необходимо использовать отрицательную обратную связь, в выходной части трансформатора и клапана будет фазовый сдвиг, который в конечном итоге вызовет колебания. Хотя колебания могут происходить на высоких или низких частотах, немногие ламповые усилители имеют достаточное усиление (скажем) на 5 Гц для генерации, но у большинства будет более чем достаточно усиления на высоких частотах.
На частоте, на которой выходной сигнал трансформатора понижен на 3 дБ, имеется фазовый сдвиг, который при добавлении к другим фазовым сдвигам в секции усилителя может быть достаточным, чтобы вызвать колебания.Один из распространенных методов коррекции фазы — это добавление небольшого конденсатора к резистору обратной связи, чтобы сдвинуть фазу назад достаточно далеко, чтобы предотвратить колебания, а в других случаях коэффициент усиления секции усилителя мощности намеренно снижается, чтобы гарантировать стабильность усилителя. .
Хотя можно вычислить фазовые сдвиги и определить все значения компонентов математически, обычно гораздо проще (и намного быстрее) использовать эмпирический подход. Существует так много влияний, которые нелегко рассчитать или смоделировать, что попытки сделать это — пустая трата времени.Если собственная резонансная частота трансформатора находится в пределах полосы пропускания усилителя, может потребоваться использование сети Цобеля для минимизации фазового сдвига, который может легко превысить критическое значение 180 °, необходимое для колебаний.
При таком большом фазовом сдвиге отрицательная обратная связь становится положительной, и усилитель будет колебаться, если не будут приняты корректирующие меры.
5 — Блоки питания Блоки питания для клапанных усилителей
обычно довольно грубые, но для многих проектов они должны быть намного лучше, чем обычно.Подача B + должна быть хорошо отрегулирована и как можно более бесшумной, особенно для сверхлинейной работы. Во времена расцвета ламповых усилителей входные фильтры с дросселями были обычным явлением в источниках питания, но сейчас их немного, и они очень редки. Традиционный конденсаторный входной фильтр почти универсален, даже несмотря на то, что этот тип имеет очень плохую регулировку. Частично проблема заключается в том, что сильноточные дроссели (катушки индуктивности) большие и дорогие, в то время как дорогостоящие высоковольтные электролитические конденсаторы сейчас широко распространены — в основном из-за требований импульсных источников питания.
Хотя поклонники ламп могут думать, что эти электроны созданы для них и их ламповых усилителей, это, к сожалению, не так.
Кажется, что разработчики нередко указывают трансформаторы, которые не имеют достаточно высокого номинала ВА для вентильных усилителей. Это особенно верно для гитарных усилителей, потому что они часто подвергаются клиппированию на длительные периоды времени, поэтому выходная мощность намного больше, чем при синусоидальном режиме. Типичный ламповый усилитель мощностью 100 Вт может выдавать более 150 Вт при максимальной мощности, и это необходимо учитывать при проектировании.Все усилители вентилей имеют довольно высокий ток покоя, который представляет собой ток смещения выходного каскада, ток, потребляемый каскадами предусилителя (который обычно очень мал), и, конечно же, нагреватели для всех вентилей. Для этого нет никаких ориентиров — это зависит от множества факторов и должно рассчитываться для каждой конструкции — с учетом допуска!
В типичном ламповом усилителе требуется много разных напряжений, и совершенно необходимо, чтобы любые помехи, вызванные выходным каскадом, не могли проникнуть в каскады предусилителя.
Результатом является форма колебаний, обычно называемая «моторной лодкой», так называемая, потому что она звучит скорее как одноцилиндровый лодочный двигатель старого образца. Если возникает этот тип колебаний, это почти всегда из-за недостаточной фильтрации между каскадами или из-за того, что предусилителю разрешено обеспечивать усиление для исключительно низких частот.
Следует понимать, что в ранних конструкциях часто использовались очень маленькие конденсаторы фильтра. Это было сделано не для улучшения звука, это было потому, что дорогостоящие электрические приборы просто отсутствовали.Если вы заглянете внутрь усилителя эпохи 1940-х, вы можете увидеть конденсаторы с номиналом 8 мкФ, или, возможно, 16 мкФ, или 20 мкФ + 20 мкФ (в одной банке), где в противном случае вы могли бы использовать конденсатор на 450 мкФ. Используемые значения были теми, которые были доступны в то время, и тогда никто даже не подумал бы об использовании конденсатора 470 мкФ 450 В, потому что они не существовали для потребительских товаров (а, возможно, и вовсе не существовали).
Некоторые усилители даже использовали бумагу и фольгу в масляных крышках. Хотя у них (предположительно) неопределенный срок службы, доступные значения были чрезвычайно низкими по сегодняшним стандартам.
Текущая тенденция делать усилители такими же, какими они были в 1930-х годах, в том числе старые малоценные электролитические (или бумажные в масле) колпачки, просто проста. глупо. Любой, кто думает, что это хорошая идея, должен — немедленно — перенести свою музыкальную коллекцию на диски шеллаком, чтобы испытать полную благо эпохи. Также лучше всего заменить кварцевые часы в комнате для прослушивания механическими часами. Трубки и куртки не обязательны.Для силовых трансформаторов
часто требуется несколько различных обмоток, некоторые из которых имеют высоковольтную изоляцию, поэтому нити выпрямительных вентилей изолированы от всего остального.Нити большинства выпрямительных вентилей нагреваются напрямую, а на катод подается положительное напряжение (подробнее об этом позже)..jpg)
Каждая дополнительная обмотка занимает ценное место в трансформаторе, поэтому в интересах каждого свести количество обмоток к минимуму. В первые дни (вентильные выпрямители) вторичная обмотка высокого напряжения всегда была обмоткой с центральным отводом. Это упростило выпрямление, но затратило довольно много места и обеспечило выработку гораздо большего напряжения, чем необходимо.Обмотка с центральным ответвлением для двухполупериодного выпрямителя требует общего напряжения в два раза больше, чем у мостового выпрямителя, но в то время не было другого разумного выбора. В то время как удвоители и даже тройники напряжения делались с использованием вентильных выпрямителей, в большинстве случаев требуется несколько изолированных обмоток накала, что, мягко говоря, несколько неудобно.
На рис. 4 показаны основные типы выпрямителей, используемых в ламповых усилителях. Для моделирования трансформатор считался идеальным (т.е. без потерь, кроме эквивалентного сопротивления обмотки, как показано), а нагрузка на каждый источник питания 600 В составляла 6 кОм (номинально 100 мА).
Диоды все 1N4007.
Обратите внимание, что для двухполупериодного выпрямителя требуются диоды с более высоким напряжением. Максимальное обратное напряжение на диодах составляет удвоить выходного постоянного тока (в данном случае 1200 В). Для других выпрямителей требуется, чтобы диоды были рассчитаны только на максимальное напряжение постоянного тока.
Рисунок 4A — Типы выпрямителей, полноволновые и мостовые
Традиционный двухполупериодный выпрямитель имеет смысл только тогда, когда используется вентильный выпрямитель, что само по себе глупо из-за дополнительных потерь.Хотя мостовой выпрямитель — лучшее предложение, он (как и двухполупериодный выпрямитель) обычно требует двух последовательно соединенных конденсаторов, чтобы получить требуемое номинальное напряжение. В двух приведенных выше схемах балансировочные резисторы включены в колпачки фильтров, чтобы обеспечить одинаковое напряжение. Это не обязательно, потому что (вопреки распространенному мнению) они уравновешивают себя, но традиционно их все равно включают.
Они также служат второстепенной цели — снимают крышки фильтра.Это предотвращает сохранение высокого напряжения на крышках после отключения питания.
Рисунок 4B — Типы выпрямителей, мост с центральным отводом и удвоитель напряжения
Мост с центральным отводом — это очень распространенная схема, и балансирующие резисторы не требуются. Он обеспечивает точку половинного напряжения, а частота пульсаций в два раза больше частоты сети как в точках полного, так и в точках половинного напряжения. Удвоитель напряжения создает пульсации на частоте сети в точке половинного напряжения.
Все 4 представленных типа обеспечивают практически идентичные пульсации напряжения, а выходные напряжения, входные токи и КПД показаны в следующей таблице. Сопротивление обмотки основано на приблизительном предположении и показано только в качестве ориентировочного значения. Для питания удвоителя напряжения требуется половина витков, поэтому площадь поперечного сечения проводов следует увеличить вдвое, а сопротивление составит четверть от сопротивления других типов.
Частота, использованная для моделирования, составляла 50 Гц, а выходной постоянный ток — около 94 мА для каждой версии.
| Тип | Среднеквадратичный ток | Пиковый ток | Пульсация | Выход постоянного тока | ВА Входная мощность | |
| Full Wave | 2 × 158 мА | 642 мА | 2,27 В RMS | 565 В | 94,9 ВА | 53,27 Вт |
| Мост | 223 мА | 657 мА | 2.27 В RMS | 564 В | 94,4 ВА | 53,12 Вт |
| C.T. Мост | 2 × 223 мА | 636 мА | 2,27 В RMS | 565 В | 95,5 ВА | 53,12 Вт |
| Удвоитель | 445 мА | 1,27 A | 2,26 В RMS | 563 В | 94,6 ВА | 52,99 Вт |
Среднеквадратичный ток сравнительно не важен — пиковый ток в сочетании с сопротивлением обмотки является основной причиной плохого регулирования для всех конденсаторных входных фильтров всех .
Средняя мощность, рассеиваемая на сопротивлении обмотки, (практически) одинакова для каждого из выпрямителей (~ 2,5 Вт), как и их общий КПД. Традиционный двухполупериодный выпрямитель — это наихудший выбор, потому что в любой момент времени используется только половина обмотки, поэтому часто требуется более крупный трансформатор для того же выхода, чтобы разместить дополнительный провод. Пиковый ток почти такой же, как у мостового выпрямителя, но обмотка занимает вдвое больше ценного пространства обмотки по сравнению с мостом (с центральным ответвлением или без него) или удвоителем напряжения.
Обратите внимание, что как среднеквадратичный, так и пиковый входные токи (во вторичной обмотке трансформатора) значительно выше ожидаемых. Все конденсаторные входные фильтры имеют одинаковые характеристики. Если измерить входную мощность , все типы выпрямителей примерно одинаковы — около 56 Вт плюс-минус ½ Вт или около того. Номинальные значения ВА важны для обеспечения правильного размера трансформаторов независимо от типа выпрямителя.
Очевидно, высокая номинальная мощность в ВА вызвана несинусоидальной формой волны тока — все показанные трансформаторы / выпрямители имеют коэффициент мощности около 0.59, и это вполне нормально для конденсаторных входных фильтров.
Все результаты, показанные здесь, были смоделированы и использовали чистый синусоидальный сигнал. На самом деле форма сигнала сети обычно в некоторой степени искажена (обычно плоская), поэтому измеренные значения будут немного отличаться от показанных. В частности, пиковые токи будут немного ниже, чем показывает моделирование, а напряжения будут немного ниже даже при тех же действующих значениях напряжения трансформатора и сопротивления обмоток.Номинальные значения ВА были измерены (снова с помощью симулятора) в первичной цепи трансформатора. Если бы вы, например, добавили вторичные токи для двухполупериодного выпрямителя, вы получите совершенно неправильный ответ (2 × 158 мА — это 316 мА, но это неверно). Представленные цифры считаются точными с учетом ограничений используемого мной симулятора. |
И для удвоителя напряжения, и для моста с центральным ответвлением требуется два конденсатора, а их номинальное напряжение вдвое меньше, чем у двух других выпрямителей, но емкость удваивается.Вы также получаете «бесплатный» источник половинного напряжения, но пульсации напряжения соответствуют частоте сети для удвоителя (50/60 Гц), а не 100/120 Гц, как показано на шинах 600 В. При напряжении выше 450 В для большинства комбинаций выпрямитель / фильтр потребуются две последовательно соединенные конденсаторы, поскольку более высокие напряжения на конденсаторах недоступны. В общем, при принятии решения о типе используемого выпрямителя мост (или мост с центральным отводом) обычно является лучшим выбором. Если вам нужен только конденсаторный входной фильтр, подобный показанному выше, удвоитель напряжения может выиграть по стоимости — если вы сможете получить подходящий трансформатор.
Удвоители напряжения имеют плохую репутацию у многих разработчиков электроники, но это часто происходит из-за нереалистичных сравнений, например, использования одного и того же трансформатора (поэтому сопротивление обмотки не изменяется) или нереалистичных ожиданий.
Из вышеизложенного очевидно, что все значения потребляемой и выходной мощности очень близки, поэтому врожденной неэффективности нет (распространенное утверждение, но ложное, как видно из таблицы).
Абсолютно худший вариант выпрямителя — это двухполупериодный.Трансформатор неэффективен и может потребовать сердечника большего размера, потому что требуется вдвое больше провода, но в любой момент времени используется только половина обмотки. Диоды нуждаются в гораздо более высоком номинальном напряжении, потому что пиковое обратное напряжение вдвое больше постоянного тока (внимательно проанализируйте схему, если вы не видите причину этого). Выходное напряжение переменного тока также намного выше, чем у моста или удвоителя, поэтому изоляция трансформатора (и внешняя) должна соответствовать напряжению. Если этого можно избежать, никогда не используйте стандартный двухполупериодный выпрямитель — используйте либо мостовую схему, либо удвоитель напряжения.
5.1 — «Мягкие» блоки питания
По причинам, которые я не могу понять, некоторые утверждают, что «мягкий» (сырой — более наглядный) источник питания, который использовался компанией XYZ в 1950 году, «хорош» и делает звук усилителя «лучше».
Черт возьми! В случае с усилителями Hi-Fi вам нужно, чтобы питание было как можно более жестким. Любое изменение напряжения B + вызывает изменение тока смещения клапана, поэтому на высоких уровнях усилитель будет недосмещен. В случае двухтактных тетродных или пентодных усилителей достаточно отрегулировать напряжение экрана, и это будет поддерживать стабильное смещение.После того, как напряжение экрана отрегулировано, необходимо также отрегулировать подачу отрицательного смещения. Несоблюдение этого правила может вызвать сдвиг смещения при изменении напряжения сети.
Для сверхлинейных выходных каскадов полный B + должен быть максимально стабильным. Лишь очень немногие производители использовали отдельную обмотку выходного трансформатора для экрана, чтобы он мог работать при более низком напряжении. Для жилищного строительства или даже современного производства это нецелесообразно из-за значительной дополнительной стоимости трансформатора.Если использовалась отдельная обмотка, подача экрана иногда полностью регулировалась (например, McIntosh MC3500 и MI350).
Нет ничего хорошего в том, чтобы иметь сырой блок питания, который выходит из строя, как только вы потребуете немного энергии от усилителя.
Идеальный источник питания имеет низкий уровень пульсаций и может обеспечивать полное номинальное напряжение вплоть до полной мощности без значительного падения или увеличения пульсаций. Входные фильтры дросселя были одним из методов, который использовался для этого, но в новой конструкции почти наверняка дешевле построить регулируемый источник питания.Это нетривиальная задача, потому что регулятор должен быть способен выдержать катастрофический отказ клапана. В то время как клапаны производились в США, Великобритании, Европе и Австралии, катастрофический отказ клапана был почти неслыханным случаем для усилителей Hi-Fi, поэтому никаких специальных мер предосторожности не требовалось. Это уже не так.
Иная ситуация с гитарными усилителями. Мокрый источник питания позволяет переходным процессам достичь полной мощности, но непрерывная мощность снижается.
Вопрос о том, действительно ли это дает что-нибудь полезное, остается спорным, хотя многие игроки настаивают, что предпочитают звук усилителей с вентильными выпрямителями (которые, конечно же, обеспечивают сырую мощность).Спорный вопрос, смогут ли они определить разницу в двойном слепом тесте, поскольку разница в мощности обычно значительно меньше 3 дБ.
Если определено, что это не только слышно, но и обеспечивает желаемый звук, этого легко добиться путем последовательного подключения резисторов к кремниевым выпрямителям. Как уже отмечалось в этой статье, клапанных выпрямителей следует избегать любой ценой. Они дороги, неэффективны, не очень хорошо работают, часто имеют низкую продолжительность жизни и не имеют никаких преимуществ.
Клапанные выпрямители имеют одно небольшое преимущество: источник питания HT получает автоматический плавный пуск, поскольку нагревателям или нитям нити требуется время для достижения рабочей температуры. Этот может быть преимуществом в некоторых схемах, но если требуется задержка, гораздо лучше сделать это электронным способом (например, с использованием полевого МОП-транзистора), чем использовать ламповый выпрямитель с его многочисленными недостатками и ограничениями.
5.2 — Звук постоянного тока
Обычно можно сказать, что у DC нет звука, потому что это DC, и вы его не слышите.Однако с ламповыми усилителями дело обстоит иначе. Для предусилителя на транзисторе или операционном усилителе источники питания выпрямлены, сглажены и регулируются, поэтому пульсации практически не будет и шум будет минимальным. Эти варианты слишком дороги и слишком утомительны для реализации с высоким напряжением.
Небольшие регуляторы иногда используются для поддержания очень низкой пульсации и хорошей стабильности напряжения для экранных сеток, но даже это случается редко. Большинство вентильных усилителей работают с нерегулируемыми источниками питания, которые часто имеют слишком сильную пульсацию, особенно на полной мощности.Поскольку постоянный ток имеет значительную пульсацию переменного тока на частоте 100 Гц или 120 Гц (сеть 50/60 Гц соответственно), теперь он имеет очень отчетливый звук — ничего из этого нежелательно. Идеальный источник питания поддерживает постоянное напряжение с минимально возможными пульсациями переменного тока.
На заре ламповых усилителей емкость была чрезвычайно ограниченной, поэтому часто возникали сильные пульсации. Сегодня мы можем получить гораздо более высокую емкость — это позволяет свести к минимуму пульсации, но полностью удалить их практически невозможно.Во всех ламповых усилителях необходимо использовать как можно большую емкость. Хотя вы увидите много усилителей с конденсаторами фильтра 50 мкФ или меньше, в большинстве случаев следует стремиться к 500 мкФ или более. Более плавное питание постоянного тока всегда улучшает качество звука, но, естественно, есть момент, когда добавление большей емкости больше не обеспечивает пропорционального улучшения. Именно здесь вступает в силу «закон убывающей отдачи».
Конечно же, простое добавление заглавных букв — это не полный ответ.Фильтрующие дроссели играют большую роль в уменьшении пульсаций, а при относительно низком токе используются резисторы для снижения пульсаций и напряжения. Это обычно наблюдается в секциях предусилителя.
Конденсаторы должны быть достаточно большими, чтобы гарантировать, что низкочастотные колебания напряжения питания не влияют на питание предусилителя. Если он слишком мал, пульсация может быть неслышной, но весь усилитель может иметь нестабильность низких частот. Как отмечалось выше, это обычно известно как «катание на моторных лодках».
Конструкция источника питания имеет решающее значение для успеха или неудачи любого проекта лампового усилителя.Каждый аспект питания требует тщательного внимания, и минимизация последовательного сопротивления для источников питания с высоким током является приоритетной задачей для обеспечения хорошего регулирования. Напряжение постоянного тока будет падать по мере увеличения тока — от этого ничего не останется, кроме добавления дорогих схем регулятора. Однако в лучших ламповых усилителях мощности, когда-либо созданных, не использовались регулируемые источники питания B +, поэтому мы знаем, что отличная производительность возможна, но не глупо.
Если используются тетроды или пентоды, рассмотрите возможность регулирования подачи экрана.Ток относительно невелик, если он спроектирован должным образом, а сетка экрана имеет решающее значение для работы клапанов — гораздо больше, чем думают большинство конструкторов-любителей. Если вы пытаетесь создать высококачественный усилитель, не поддавайтесь искушению повторить приемы, которые вы видите в гитарных усилителях. Почти всегда они предназначены для производства с наименьшими затратами и вызывают чрезмерную деформацию при одновременном неправильном использовании клапанов.
Теоретические цели источника питания почти достижимы (идеальное регулирование и нулевой шум), но только по непомерно высокой цене.Как доказали McIntosh, Quad, Dyanaco, Audio Research и многие другие, исключительно хорошие усилители могут быть построены с использованием традиционных методов подачи питания. Вы не можете позволить себе стесняться, когда дело доходит до емкости и индуктивности — они могут снизить пульсации постоянного тока и шум до приемлемых уровней, но ваши лучшие друзья — большие электролитические конденсаторы.
Грубый совет заключается в том, что для номинального источника питания 500 В я предполагаю, что вам потребуется около 2 мкФ памяти и сглаживания на ватт средней выходной мощности постоянного тока для усилителей с выходной мощностью 50 Вт или более.Обратите внимание, что это максимальная мощность постоянного тока от источника, а не выходная мощность в динамик. Для конденсаторного входного фильтра это приведет к размаху пульсаций напряжения, составляющему около 1,5% от напряжения питания. Эта емкость может быть распределенной — половина до дросселя фильтра, а оставшаяся часть после дросселя. Здесь много зависимостей, поэтому нельзя применять жесткие и быстрые правила — это просто отправная точка.
Для более низких мощностей рекомендуется добавить больше — очевидно, источник питания 5 Вт (можно использовать, возможно, для 1.Усилитель мощностью 5 Вт) при сглаживании всего 10 мкФ едва ли достаточен, хотя процент пульсаций остается довольно постоянным. Для уменьшения пульсации используются следующие схемы.
6 — Входные фильтры дросселя
Без двухполупериодных выпрямителей в секции 5, единственным разумным выбором для входного фильтра дросселя является стандартный мостовой выпрямитель. Удвоители напряжения использовать нельзя, потому что они по своей природе являются конденсаторными входными фильтрами. Входной фильтр дросселя (индуктора) имеет два основных преимущества — регулирование напряжения и пульсации напряжения.Из-за того, что катушка индуктивности включена последовательно с крышкой фильтра, большие пики тока, которые мы получаем с конденсаторным входным фильтром, исчезают, поэтому мгновенное падение напряжения на сопротивлении обмотки меньше. Пульсации также намного ниже при той же емкости, но напряжение постоянного тока ниже. Напряжение постоянного тока для конденсаторного входного фильтра примерно равно среднеквадратичному напряжению, умноженному на 1,414 (√2), но оптимизированный входной фильтр дросселя имеет выход постоянного тока, составляющий всего 0,88–0,9 от приложенного среднеквадратичного напряжения.
Теоретическая формула…
В вых = (2 × √2 / π) × В RMS Почти точно 0,9 × RMS напряжение
Если подается 500 В переменного тока, вы получите около 450 В на выходе, если все сопротивления обмоток равны нулю. Как только сопротивление обмотки дросселя или силового трансформатора включено, они оба уменьшат напряжение постоянного тока и регулирования.
Удвоение нагрузки на источник питания конденсаторного входного фильтра почти удваивает пульсации, но с входным фильтром дросселя изменений практически не происходит — пульсации напряжения остаются почти такими же.Кроме того, гармонический состав пульсаций намного ниже — шестая гармоника (600 Гц) может быть на 75 дБ ниже уровня 100 Гц. Сравните это с конденсаторным входным фильтром, где шестая гармоника всего на 37 дБ ниже уровня 100 Гц. Это действительно важно для любого усилителя с плохим отклонением источника питания.
Несколько удивительно, что с большой индуктивностью входного фильтра дросселя, вторичный переменный ток трансформатора представляет собой почти прямоугольную волну на частоте сети. Между тем, ток через дроссель почти постоянный, потому что индуктивность препятствует любому изменению тока.Среднеквадратичное значение переменного тока такое же, как и для постоянного тока, поэтому пики тока, которые мы видели с конденсаторным входным фильтром, исчезли. С учетом всех этих приятных положительных моментов, которые можно сказать о входных фильтрах дросселей, вы вполне можете задаться вопросом о недостатках, и они приходят в большом количестве.
Когда питание подается в первый раз на любой входной фильтр дросселя, возникает период «звонка», когда напряжение поднимается до пика, падает ниже конечного напряжения и постепенно стабилизируется до постоянного напряжения. Период определяется резонансной частотой катушки индуктивности и следующего за ней конденсатора, а максимальная амплитуда звонка определяется нагрузкой.
Входные фильтры дросселей также требуют минимальной нагрузки, иначе напряжение просто поднимется до пика формы сигнала переменного тока. Это может представлять собой значительное перенапряжение для конденсаторов и является одной из причин, по которой многие производители включают в себя номинальные значения импульсного напряжения. Раньше это было более распространено, чем сегодня, но это важный момент.
Перед тем, как клапаны нагреются и начнут потреблять ток, напряжение поднимется до максимума и стабилизируется только при достаточном токе.Минимальный ток зависит от размера самого дросселя — более высокая индуктивность позволяет использовать меньшие нагрузки (меньший ток). Для схемы, показанной ниже, минимальная индуктивность для нагрузки 100 мА составляет 4 Генри (сопротивление обмотки 50 Ом). Все, что меньше этого значения, позволяет напряжению постоянного тока превышать номинальное значение 370 В, ожидаемое от источника питания.
Рисунок 5 — Дроссельный входной фильтр
По мере увеличения тока нагрузки индуктивность может уменьшаться с небольшим изменением рабочих характеристик.
Поскольку дроссель имеет металлический сердечник, имеет значительный постоянный ток в обмотке и должен иметь воздушный зазор для предотвращения насыщения, возникает новая возможность. Почти по самой своей природе индуктор, построенный, как описано, будет иметь переменную индуктивность. По мере увеличения тока индуктивность уменьшается, и наоборот. Это называется качающимся дросселем. Использование качающегося штуцера позволяет сделать штуцер физически намного меньше, чем в противном случае. Поворотные дроссели сделаны с (намного) меньшим воздушным зазором, чем фиксированные дроссели, поэтому индуктивность изменяется в зависимости от нагрузки, когда сердечник начинает насыщаться.Они не работают так же хорошо, как фиксированные дроссели, но меньше, легче и дешевле.
Фиксированный дроссель может быть очень массивным, если он должен выдерживать значительный постоянный ток, но при этом сохранять свою полную индуктивность — точно так же, как трансформатор для несимметричного усилителя должен быть намного больше, чем ожидалось.
Большой воздушный зазор необходим для поддержания плотности потока сердечника ниже насыщения при всех токах. Сопротивление обмотки (и резистивные потери) будет больше, чем у качающегося дросселя.
Рисунок 6 — Характеристики при включении с разной индуктивностью
На рисунке 6 показано поведение входного фильтра дросселя при первом включении питания.Если индуктивность соответствует нагрузке при включении, вы получите характеристики, показанные красной кривой. Зеленая кривая показывает, что происходит, если индуктивность слишком велика — в данном случае увеличена с 4 до 10 Ом. Как и в случае с трансформаторами, я не собираюсь пытаться предоставить учебное пособие, которое позволит вам разработать дроссели фильтра, и я даже не собираюсь пытаться описать, как разработать входной фильтр дросселя. Существует так много сложностей и возможностей, что любая попытка будет бесполезной — и это при условии, что: а) кто-то действительно заинтересован и б) вы действительно можете получить дроссель фильтра, разработанный для ваших нужд.
Очень часто усилители класса AB, в которых используются входные дроссельные фильтры, требуют ограничивающего резистора для поддержания минимальной нагрузки, чтобы напряжение не могло подняться выше расчетного напряжения — это, естественно, приведет к значительным потерям мощности и станет довольно горячим!
Возможно, что удивительно, но входные фильтры дросселей — единственные цепи, в которых используются вентильные выпрямители. Поскольку нагреватели клапана или нити нагреваются медленно, это предотвращает скачок напряжения, показанный на рисунке 6. Конечно, это можно повторить с помощью схемы плавного пуска, но это увеличивает общую сложность.Входные фильтры дросселей не используются в современном оборудовании.
Существует приблизительная формула, которую можно использовать, и она обычно достаточно хорошо работает для фиксированного штуцера …
L = R L /940 Для частоты питания 50 Гц, где R L — эффективное сопротивление нагрузки L = R L /1130 Для сети 60 Гц
Используя вышеизложенное, индуктивность, необходимая для нагрузки 3600 Ом, равна 3.
8H для 50 Гц (пульсация 100 Гц) или 3,2 Гц для 60 Гц (пульсация 120 Гц). Это очень хорошо соответствует моделируемой версии, и хотя она сильно упрощена, она хорошо послужит вам, если вы захотите воспользоваться этим вариантом. Коэффициент мощности трансформатора, подключенного к входному фильтру дросселя, составляет примерно 0,65 при правильном размере дросселя. Хорошая регулировка — одно из требований, которые всегда предъявляются к входным фильтрам дросселя, но это применимо только в том случае, если сопротивление обмотки дросселя и трансформатора низкое. Высокое сопротивление обмотки ухудшит регулировку из-за резистивных потерь — это не отличается от добавления последовательного резистора к идеальному дросселю.
Рисунок 6A — Пульсации напряжения в зависимости от типа фильтра
Для сравнения, выше показано напряжение пульсаций (как по амплитуде, так и по форме волны) для входного фильтра дросселя (красный) и входного фильтра конденсатора (зеленый). Оба источника питания использовали одинаковую емкость и сопротивление нагрузки.
Входной фильтр конденсатора показывает резкие переходы, указывающие на значительную гармоническую составляющую, в то время как форма входного сигнала дросселя больше похожа на синусоидальную волну (хотя она не очень хорошая). Моментальный снимок форм сигналов не был сделан до тех пор, пока все напряжения не установились в установившееся состояние.
Рисунок 6B — Спектр входного фильтра конденсатора
Спектр гармоник конденсаторного входного фильтра показывает, что есть энергия до 5 кГц и выше. Это причина того, что вы часто не слышите гудение, когда в сигнале появляется пульсация напряжения — это больше похоже на гудение с резким оттенком звука.
Рисунок 6C — Спектр входного фильтра дросселя
Для сравнения, гармоники для формы волны входного фильтра дросселя гораздо менее навязчивы, и нет гармоники выше 10 мкВ за 1.5 кГц. Обратите внимание, что для обоих типов фильтров гармоники бывают как четными, так и нечетными, поэтому на входе выпрямителя 100 Гц вы получите гармоники на 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц, 500 Гц и т.
Д.
В терминологии импульсных источников питания входной фильтр дросселя работает в непрерывном режиме. Это означает, что в дросселе всегда есть ток, и он всегда течет в одном направлении. При минимальной индуктивности (на основе приведенной выше формулы) ток падает до нуля очень кратковременно — менее 1 мс. Если сделать индуктивность немного больше, ток никогда не упадет ниже нуля.
7 — Пи-фильтры
Для большинства усилителей наиболее распространенным является конденсаторный входной фильтр, за которым часто следуют индуктор и второй конденсатор. Это образует фильтр пи (π) — так называемый, потому что он напоминает греческую букву π. В большинстве случаев индуктивность относительно мала, потому что увеличение ее увеличило бы «ненужные» расходы на изделие. Как и в случае входного фильтра дросселя, дроссель фильтра в пи-фильтре имеет большую составляющую постоянного тока, поэтому сердечник должен иметь зазор, чтобы предотвратить насыщение.Типичная индуктивность может составлять 1 Гн или около того, но это может обеспечить значительное сглаживание.
Дроссели, используемые в пи-фильтрах, также могут быть качающегося типа, если во время работы происходит значительное изменение тока.
Рисунок 7 — Pi-фильтр с 1 индуктором Генри
С конденсаторным входным фильтром пульсации напряжения составляли 2,27 В (среднеквадратичное значение), и даже добавление еще одной емкости 100 мкФ снижает это значение до 1,14 В (среднеквадратичное значение). Однако пи-фильтр с дросселем 1H и вторым конденсатором 100 мкФ снижает пульсации примерно до 54 мВ — очень стоящее улучшение.При указанной нагрузке выходное напряжение уменьшается всего на 5 В постоянного тока. Это, несомненно, наиболее распространенное устройство для ламповых усилителей, и оно позволяет пластинам принимать основной «необработанный» постоянный ток, но сетка экрана и остальные схемы изолированы и имеют дополнительную фильтрацию из-за дросселя фильтра.
8 — клапанные диоды
Это явная катастрофа. Нет абсолютно никаких причин использовать для чего-либо вентильные выпрямители.
Из-за их конструкции и способа, которым они спроектированы, они всегда используются в полноволновой конфигурации.Как отмечалось выше, это приводит к крайне неэффективному использованию окна обмотки трансформатора, поскольку обмотка вдвое больше, чем должна быть. Добавьте к этому тот факт, что вентильные выпрямители сами по себе ужасно неэффективны — они имеют значительное сопротивление пластины, и оно идет последовательно с источником постоянного тока.
Регулировка намного хуже, чем при использовании кремниевых диодов, просто из-за падения напряжения на вентилях выпрямителя. Кроме того, максимальное значение первого конденсатора обычно весьма ограничено.В некоторых случаях оно может составлять всего 16 мкФ, в зависимости от напряжения и сопротивления обмотки. Причина ограничения емкости заключается в том, чтобы предотвратить чрезмерный пусковой ток, который может повредить выпрямитель. Это особенно опасно, если вход переменного тока включен, когда нагреватель (или нить накала) горячий — только сопротивление клапана и обмотки действуют как ограничители тока, а пиковый ток будет намного выше рекомендуемого максимума для клапана выпрямителя.
В технических описаниях вентильного выпрямителя обычно указывается максимально допустимое значение емкости.Например, 5AR4 имеет максимальную емкостную нагрузку 60 мкФ, и это слишком мало, чтобы получить низкую пульсацию питания для усилителя большой мощности (выходная мощность> 30 Вт).
Рисунок 8 — Клапан-выпрямитель, входной фильтр конденсатора
Помимо принципиальной неэффективности самого выпрямителя, для него также требуется питание нити накала, доведенное до полного потенциала постоянного тока. Для нити накала требуется значительная мощность, и эта мощность полностью расходуется зря. Если мы рассмотрим один из клапанов выпрямителя с более высоким током, мы увидим, что произойдет.5AR4 — один из «лучших» выпрямительных вентилей, поскольку он имеет низкое падение напряжения и достаточно высокий ток (до 250 мА). 9,5 Вт теряется в нагревателе (в 5AR4 используется катод с косвенным нагревом, но он напрямую подключен к нагревателю), а при номинальном токе падение напряжения на клапане составляет «всего» 17 В.
Сопротивление пластины обычно составляет 200 Ом на пластину. Пиковый непрерывный ток пластины составляет 825 мА, а пиковый неповторяющийся ток пластины составляет 3,7 А. Приблизительно 5 Вт теряется в самом клапане при нагрузке 85 мА — общая потеря 14.5Вт. Из-за ограничений по пиковому току большинство вентильных выпрямителей не могут обеспечить достаточную емкость для соответствия предложенной выше выходной мощности постоянного тока 2 мкФ / Вт, поэтому избыточная пульсация является обычным явлением.
Сравните это с кремниевым диодом. 1N4007 (1000 В) имеет максимальный средний ток 1 А, падение напряжения при полном токе составляет около 1,1 В, а внутреннее сопротивление незначительно. Пиковый (неповторяющийся) импульсный ток составляет 30А. Полная потеря мощности составляет менее 0,3 Вт на диод. Теперь некоторым людям нравится из-за эффекта «сырого» блока питания, который выходит из строя под нагрузкой, особенно с гитарными усилителями.Нет проблем, просто добавьте пару резисторов с проволочной обмоткой на 5 Вт последовательно с кремниевыми диодами.
Вы тратите немного энергии, но, по крайней мере, вам не нужно беспокоиться о нити или нагревателе. Если вам нужен большой резерв, подойдут диоды 1N5407, 3A при 1000 В удовлетворит все, кроме самых высоких потребностей в мощности. Помните, что если вы используете двухполупериодный (с центральным отводом) выпрямитель, диоды должны быть рассчитаны как минимум на удвоенное напряжение постоянного тока, и необходимо будет использовать диоды более высокого напряжения (или два последовательно), если Напряжение питания B + превышает 450 В постоянного тока.
Из-за дополнительных потерь (в приведенном выше случае 14,5 Вт) трансформатор должен быть больше. Если для усилителя мог бы подходить трансформатор на 100 ВА, то теперь он должен быть 120 ВА, чтобы компенсировать потери в вентильном выпрямителе. Очень сложно представить, что это дает какое-то преимущество — все, что это дает, — это дороже и вызывает больше тепла в комнату. Хотя я вырос на клапанном оборудовании, я никогда не любил клапанные выпрямители. Они были плохой идеей, даже когда не было замены, но теперь, когда существуют альтернативы, (почти) нет причин вообще продолжать использовать вентильные диоды.
По поводу «звука» выпрямителя много дезинформации. В правильно спроектированном блоке питания у постоянного тока нет звука — это постоянный ток. Регулировка (или ее отсутствие) и пульсация могут и влияют на звук. Если вам нравится звук разрывающегося источника питания (например), это легко исправить, добавив некоторое последовательное сопротивление. Утверждения о неслышных переходных процессах переключения каким-то волшебным образом способны повлиять на музыку, но , не будучи услышанными сами по себе, также имеются в большом количестве.Все подобные утверждения могут быть легко опровергнуты слепым тестом A-B, но, как вы, без сомнения, обнаружили, те, кто слышит эти артефакты, никогда не опустятся для проведения контролируемого слепого тестирования, чтобы убедить других. Вере нет места в дизайне электроники. Для получения дополнительной информации и некоторых основных рекомендаций см.
Раздел 5.1 выше.
Однако, как отмечалось выше для входных фильтров дросселя, вентильные выпрямители – имеют преимущество, потому что они по своей природе медленные, поэтому скачки напряжения, общие для входных фильтров дросселей, уменьшаются или даже устраняются.Поскольку этот тип фильтра сейчас настолько необычен, это единственное «преимущество» в значительной степени устранено.
Интересно, что в источниках отрицательного смещения почти всегда используются кремниевые диоды, и это напряжение подключается непосредственно к сигнальному тракту . Я не слышал, чтобы кто-нибудь жаловался на то, что кремниевый диод «портит» звук, но если бы это было возможно, источник смещения мог это сделать. Многие источники отрицательного смещения являются только полуволновыми, поэтому должны быть легко слышны (конечно, при условии, что любой источник постоянного тока слышен).
Как отмечалось ранее, клапанные выпрямители дают небольшое преимущество — источник питания HT автоматически плавно запускается, поскольку нагревателям или нитям нити требуется время для достижения рабочей температуры.
Этот может быть преимуществом в некоторых схемах. Если необходима задержка, чтобы выходные клапаны достигли рабочей температуры до применения HT, сделайте это электронным способом, используя полевой МОП-транзистор, а не ламповый выпрямитель с его многочисленными неисправностями и ограничениями.
9 — Принадлежности для отрицательного смещения
Для усилителей, которые используют фиксированное отрицательное смещение (в отличие от катодного смещения), отрицательный источник питания является наиболее важной частью всего источника питания.Хотя было бы неплохо, если бы производители включили небольшую схему детектора, которая предотвращает включение основного источника питания в случае отсутствия смещения (или неправильного напряжения), я видел только пару ссылок на это, и это были от частных лиц, а не от производителей. Многие источники смещения питаются от высокого импеданса — резистора или конденсатора от основной обмотки B +. Недостатком этих источников питания является то, что напряжение смещения обычно медленно достигает правильного значения из-за высокого импеданса питания.
Гораздо лучше использовать отдельную обмотку трансформатора. Хотя сила тока очень мала, использование тонкой проволоки — плохая идея, потому что она слишком хрупкая. Для большинства усилителей не требуется большого количества витков, поэтому занимаемое пространство минимально. Надежность очень важна — любой отказ может вызвать серьезное повреждение выходных клапанов и / или трансформаторов (как сети, так и выхода). Все компоненты должны быть высшего качества, чтобы обеспечить долгий срок службы.
Рисунок 9 — Типичный источник отрицательного смещения
На рис. 9 показана одна общая компоновка вместе с остальной частью блока питания (это та же схема, что и на рис. 13 в статье «Анализ»).Фундаментальное непонимание принципов проектирования совершенно очевидно — двухполупериодный выпрямитель и резистор, питаемый от источника смещения -ve, просто глуп. Подача резистора обеспечивает очень низкое напряжение смещения для достижения надлежащего напряжения (почти 4 секунды), но при отключении питания оно очень быстро падает.
Кратковременное отключение электроэнергии по любой причине подвергает выходные клапаны полностью постоянному напряжению при почти полном отсутствии напряжения смещения! В то время как клапаны выдержат это злоупотребление (надеюсь, некоторое время), в некоторых усилителях (особенно гитарных усилителях Marshall) перегорает предохранитель HT, что выводит усилитель из строя.
Подача резистора — это наихудший метод получения питания смещения, поскольку он имеет такое высокое сопротивление. Даже небольшая утечка конденсатора (например, вызванная нагревом) снизит напряжение, а резисторы с высокой номинальной стоимостью имеют раздражающую привычку со временем дрейфовать до высокого уровня или выходить из строя с возрастом и относительно высоким напряжением. Система с конденсаторным питанием может работать лучше, но по-прежнему имеет высокий импеданс. Поскольку отдельная обмотка практически ничего не добавила бы к стоимости трансформатора (особенно, если бы основная обмотка HT была преобразована для использования мостового выпрямителя!), Я не понимаю, почему это не делается само собой разумеющимся.
После добавления небольшой обмотки все становится легко.
Если (по какой-либо причине) отдельная обмотка недоступна, конденсаторный делитель намного лучше резистора. Колпачки не нагреваются, потому что они не рассеивают мощность, но важно, чтобы они были рассчитаны на питание от сети переменного тока (например, класса X2), иначе они выйдут из строя. Схема, показанная ниже, насколько мне известно, не использовалась, но она намного лучше, чем традиционный емкостной делитель. Будучи двухполупериодным, напряжение нарастает до максимума довольно быстро (полное напряжение примерно за 2 секунды), но напряжение все равно падает быстрее, чем хотелось бы, потому что нельзя использовать большую емкость накопителя.Стандартный метод использования конденсаторов в этой роли — использование одного колпачка, резистора и диода, но добавление второго набора стоит очень мало и дает лучшее питание смещения.
Рисунок 10 — Улучшенное (но все еще ошибочное) предложение отрицательного смещения
Импеданс источника этой цепи низкий, но все же намного выше, чем у обмотки трансформатора, поэтому конденсаторы фильтра быстро разряжаются.
Он может обеспечить -40 В при пульсации менее 5 мВ — немного меньше, чем в версии, показанной на рисунке 9.Однако разряд после отключения питания происходит так же быстро, как и в схеме на рис. Сами емкостные делители не редкость и используются годами. В большинстве случаев используются слишком маленькие конденсаторы, что ограничивает минимальный импеданс источника смещения ( должен быть как можно ниже ). Существует значительная гибкость схемы, подобной показанной на рисунке 10, но я все же предпочел бы использовать отдельную обмотку. Два конденсатора 220 нФ должны быть рассчитаны на 275 В переменного тока (X2-класс), хотя напряжение на них составляет всего 205 В (среднеквадратичное значение), как показано для обмотки 424 В переменного тока — помните, надежность чрезвычайно важна.
Рисунок 11 — Правильный способ создания источника отрицательного смещения
По возможности отрицательное смещение следует снимать с отдельной обмотки. Это позволяет минимизировать полное сопротивление всех цепей.
Помните, что спецификации выходного клапана включают максимальное полное сопротивление , обратное к отрицательному питанию. Сюда входит сам сеточный резистор, а также сопротивление цепи смещения постоянному току. Если два клапана используются параллельно, значение необходимо уменьшить вдвое. Сопротивление цепи смещения постоянному току должно быть как можно меньшим, но его нельзя регулировать.Регулируемый источник смещения не может компенсировать колебания основного напряжения.
В приведенной выше схеме пульсации 1 мВ RMS, а напряжение смещения составляет -40 В за 0,2 секунды. Напряжение естественным образом падает при отключении питания, но требуется более 1 секунды, прежде чем оно упадет до -30 В после выключения. Разумная величина напряжения смещения останется доступной, когда основной источник питания выйдет из строя, и если через несколько секунд усилитель снова включится, никакого вреда не будет. В худшем случае увеличение сопротивления от резистора сетки каждого выходного клапана до отрицательного напряжения питания равно 2.
7к (достаточно близко, при любой настройке горшка). Таким образом сводится к минимуму влияние тока утечки в сеть. Важно, чтобы действующее значение напряжения обмотки смещения не превышало ожидаемого нормального напряжения смещения. Я видел только примеры больших конденсаторов фильтра и низких сопротивлений, используемых в цепях смещения в дорогих Hi-Fi усилителях, но они должны быть стандартными во всех случаях, потому что нет другого способа вернуть низкое сопротивление к земле шасси. Редкость даже в мостовых выпрямителях, хотя они использовались (опять же в дорогих Hi-Fi усилителях).
Источники питания с высоким импедансом смещения имеют серьезную проблему, которая может быть не очевидна, когда все работает должным образом. Если в выпускном клапане возникает неисправность (например, внутреннее короткое замыкание или серьезная утечка в сеть), ток, протекающий через резистор сетки выходного клапана, ограничивается только сопротивлением и приложенным напряжением. Если сопротивление резистора составляет 100 кОм (разумное значение), а напряжение повреждения составляет 500 В, вы получаете большой ток через сеточный резистор.
Если эффективное сопротивление источника смещения составляет (скажем) 47 кОм и между пластиной короткое замыкание, ток будет пытаться преобразовать источник питания -42 В в + 131 В, хотя на самом деле он будет намного меньше, потому что электролитические крышки смещены в обратном направлении и будет значительная утечка.Мы действительно знаем, что положительное сетевое напряжение, по крайней мере, несколько вольт будет незамедлительно приложено к сетке (ам) другого клапана (ов) в выходном каскаде. Если выходное сопротивление источника смещения уменьшается до 2,7 кОм (как показано выше), смещение все равно будет затронуто — оно изменится с -42 до примерно -35 В, что не идеально для выходных клапанов, но намного лучше, чем где-то между ноль и, возможно, + 10В или около того. Источник напряжения смещения с низким сопротивлением необходим для долговременной надежности. Даже утечка конденсатора фильтра смещения становится почти несуществующей, потому что имеется достаточный ток, чтобы удерживать напряжение там, где оно должно быть.
Отрицательный источник питания с низким сопротивлением и приемлемым временем удержания может быть размещен только с отдельной обмоткой. Даже небольшой трансформатор, подключенный «назад» с, возможно, вторичной обмоткой 24 В, подключенной к источнику нагревателя 6,3 В (12 В для трансформатора на 120 В), будет работать намного лучше, чем резистивные или емкостные делители. Это даст около 60 В RMS для подачи напряжения смещения.
Дроссель 1H в источнике питания 600 В снижает пульсации с более 1,8 В RMS на первом конденсаторе до менее 50 мВ RMS при токе около 85 мА.Ничего общего с отрицательной предвзятостью, но я подумал, что все равно упомяну об этом.
10 — Нагреватели постоянного тока
Для многих усилителей гудение от проводки нагревателя может стать навязчивым (даже для выходных клапанов), особенно если усилитель используется с высокоэффективными драйверами громкоговорителей. Тип источника питания зависит от многих факторов, не последним из которых является ток, необходимый для обогревателей.
В большинстве случаев проще использовать стабилизированный источник питания, поскольку это минимизирует пульсации и поддерживает расчетное напряжение на нагревателях.Напряжение питания обычно может составлять 12,6 В при последовательном включении нагревателей клапана на выходе и предусилителя, так как это снижает ток. Регулятор также может обеспечивать автоматический плавный пуск, потому что он имеет встроенное ограничение тока.
Там, где ток нагревателя становится значительным (например, большой стереоусилитель мощности с, возможно, 4 × KT88 для каждого канала), коммерческий импульсный источник питания может быть хорошей альтернативой, но он должен иметь возможность запускаться при очень высокой нагрузке. Обычно у них достаточно регулировки, чтобы установить выход на 12.6В. В качестве альтернативы можно использовать импульсный регулятор, работающий от источника ~ 20 В постоянного тока. Они обладают высокой эффективностью, поэтому требования к радиатору минимальны. Также можно использовать входной фильтр дросселя, но дроссель, вероятно, будет стоить больше, чем полный импульсный стабилизатор.
Нагреватели постоянного тока для выходных клапанов встречаются нечасто, потому что они редко вызывают проблемы. В некоторых случаях высокоэффективные компрессионные драйверы могут сделать слышимыми сетевые гармоники. Линейные регуляторы подходят только для слаботочных источников постоянного тока, но являются наиболее экономичным выбором для предусилителей.
Рисунок 12 — Простой источник постоянного тока для подогревателей клапана предусилителя
Выше показан красивый простой блок питания, который можно использовать для трех или четырех клапанов предусилителя 12AU7, 12AX7 (и т. Д.). Каждый из них потребляет около 150 мА от источников питания 12,6 В. Диод, включенный последовательно с общим выводом регулятора 7812, поднимает напряжение почти до 12,6 В. Встроенное ограничение тока означает, что импульсный ток нагревателя практически отсутствует, поэтому клапаны просто мягко нагреваются. Конденсатор фильтра должен быть достаточно большим, чтобы гарантировать, что регулятор будет иметь достаточное напряжение для постоянного поддержания регулирования.
Если он слишком мал, на выходе постоянного тока появится некоторая пульсация, которая может стать слышимой. Вторая маленькая крышка предназначена для того, чтобы регулятор не колебался.
Из-за огромного количества конфигураций, которые могут быть использованы, я не предлагаю никаких дополнительных подробностей. На сайте ESP уже есть несколько конструкций блоков питания, которые можно легко адаптировать для выхода 12,6 В, а также многие другие схемы в сети. Выбирайте с умом, и если автор утверждает, что 12 В «достаточно» для 12.Обогреватели на 6В, предлагаю поискать в другом месте. Все клапаны должны работать с напряжением нагревателя, максимально близким к расчетному. В пределах 10% «достаточно», но регулятор может выдать точное напряжение, так почему бы не сделать это?
Заключение
Цель этой статьи (вместе с частью 1) — показать варианты, доступные изготовителю ламповых усилителей, а также проблемы, с которыми можно столкнуться в практической системе.
Хотя часто кажется, что многие из затронутых вопросов не важны, это как раз те области, где другие считали их тривиальными, только чтобы обнаружить позже, чем они вовсе нетривиальны.Процесс проектирования не является простым, и может быть слишком легко упустить из виду то, что выглядит хорошо, но является серьезным недостатком или даже катастрофой, ожидающей своего часа.
накладывают дополнительные соображения по сравнению с конструкцией транзистора, поскольку они требуют нескольких напряжений (включая сверхнадежную цепь отрицательного смещения) и работают при высоких напряжениях. Может произойти много интересных вещей, которые окажутся очень дорогостоящими при любой конструкции, но лишь немногие транзисторные усилители способны выполнять неосторожные действия с помощью напряжения питания 500 В или 600 В (или выше).Транзисторные усилители, как правило, гораздо более терпимы к пульсации постоянного тока, чем клапанные, с несимметричными триодными каскадами, имеющими почти нулевое отклонение от источника питания — эти должны использовать обширную фильтрацию.
Разработка и изготовление любого лампового усилителя — очень дорогое мероприятие, и разумно принять как можно больше решений, прежде чем покупать детали (которые сами по себе являются дорогостоящими). Надеюсь, статьи будут вам полезны, потому что, несмотря на их серьезные недостатки по сравнению с современными усилителями, ламповые усилители могут быть интересными.Существует почти бесконечное количество вещей, которые можно настроить и которые действительно будут иметь значение — часто в худшую сторону, но, по-видимому, это половина удовольствия.
В общем, если вам нужен усилитель с минимальными искажениями (особенно интермодуляционными), обеспечивающий оптимальное демпфирование для громкоговорителя, относительно дешевый в сборке, сравнительно безопасный и энергоэффективный, то ламповые усилители не для вас. Несмотря на все заявления, если вы действительно создадите ламповый усилитель с искажениями ниже нуля.1% в целом, разумный коэффициент демпфирования (не менее 20) и отличные характеристики перегрузки с большим запасом мощности, будет чрезвычайно трудно услышать разницу между этим и сопоставимым транзисторным усилителем.
Хороший транзисторный (или MOSFET) усилитель с каскадом предусилителя на операционном усилителе бодро протерет пол практически со всеми ламповыми усилителями вне зависимости от стоимости.
Читатели Audio Pages знают, что я никогда не рекомендовал ламповые усилители и никогда не публиковал проекты ламп.Как бы мне ни нравилась ностальгия по лампам (я с ними вырос), я знаю, что без лучшей во всех отношениях инженерной мысли сравнительно дешевый проект, основанный (например) на усилителе мощности P3A и предусилителе P88, просто не станет конкурентом. Даже если вы решите, что предпочитаете относительно высокий выходной импеданс вентильных усилителей мощности, это легко сделать, применив небольшую обратную связь по току.
Нет ничего из того, что делает ламповый усилитель, что нельзя было бы легко скопировать в транзисторном усилителе, за единственным исключением постоянно растущих искажений при увеличении выходной мощности.Хотя это тоже можно сделать, для чего-либо, кроме гитарного усилителя, очень мало причин для этого, потому что, несмотря на утверждения об обратном, искажение в Hi-Fi звучит плохо — это звучит ужасно, без исключения.
Низкие искажения (и особенно интермодуляционные искажения!) Являются абсолютными требованиями для воспроизведения звука с высокой точностью.
Несмотря на приведенные выше комментарии, я должен признать, что эксперименты, которые я провел для проверки различных характеристик производительности, были очень забавными.Прошло довольно много времени с тех пор, как я построил схемы, которые фактически реагируют на незначительные изменения номинала резистора (в частности, катодные резисторы в каскадах предусилителя) — как только правильное значение найдено, искажения можно значительно уменьшить. С транзисторными усилителями я могу спроектировать их на пресловутой обратной стороне конверта (буквально) и знать, что окончательный дизайн будет работать почти так, как ожидалось.
Одна вещь, которую нужно понять , … клапаны нелинейны, транзисторы (включая полевые транзисторы) нелинейны.Живите с этим, и не дайте себя обмануть утверждениями, что клапаны являются линейными, потому что это не так.
Клапан — это сравнительно плохой источник тока, управляемый напряжением, а транзистор — очень хороший источник тока, управляемый током. Процесс проектирования заключается в создании источника напряжения с регулируемым напряжением (он же усилитель), и хотя можно использовать любую технологию, в конечном итоге (и я должен включить это с некоторой грустью) транзисторы победят. Такова жизнь.
| Все схемы, показанные здесь, предназначены только для справки, и не дается и не подразумевается, что
схемы будут работать, как описано, без изменений или исправлений по мере необходимости.Многие значения компонентов являются просто обоснованными предположениями и основаны на
по данным производителя или «что выглядит примерно правильно». Это не строительные объекты , поэтому строительство любой цепи осуществляется исключительно на риск строителя, и ESP не будет оказывать помощь
устраните неисправности или заставьте любую из цепей функционировать, как описано. |
Информация предоставлена добросовестно, в образовательных и информационных целях.В первой части этой статьи рассматриваются топологии выходных каскадов, схемы драйверов и множество других тем.
Список литературы
Ссылки не индексируются к разделам этой статьи, которые могут относиться к конкретным ссылкам. Большинство будет очевидным.
- Radiotron Designer’s Handbook, F. Langford-Smith, Amalgamated Wireless Valve Company Pty. Ltd., четвертое издание, пятое впечатление (пересмотренное), 1957 г.
- Паспорта клапанов — разные
Индекс клапана
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2009. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены..jpg) в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Страница создана и авторские права © 06 декабря 2009 г.
Использование трансформаторов ИБП для проектов ламповых усилителей
Вот репост страницы, которую я разместил на своем сайте. Я прикрепил схемы внизу на тот случай, если мой объект умрет, изменится и т. Д.Когда вы хотите построить усилитель с ограниченным бюджетом, одна из самых сложных таблеток — это стоимость подходящего силового трансформатора. Разве не было бы хорошо, если бы существовала дешевая альтернатива, которую можно было бы извлечь из кучи металлолома?
У всех нас, вероятно, было несколько дешевых ИБП потребительского уровня за последнее десятилетие.Если нам повезет, мы сможем заменить в нем 12-вольтовые батареи несколько раз и выжать 10 лет из одной, но в конце концов что-то пойдет не так с печатной платой, и ИБП будет очень плохо._%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%87%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0.jpg)
Когда это произойдет, вытащите отвертки и ножницы для проводов и выдерните трансформатор из своего старого ИБП!
Большинство потребительских ИБП основаны на одной и той же конструкции — есть батарейный блок на 24, 36 или 48 В постоянного тока, который с помощью какой-либо твердотельной переключающей схемы используется для генерации мощности переменного тока в сети в диапазоне от 500 до 1000 Вт.Практически каждый имеет большой трансформатор с 3-отводной первичной обмоткой, обеспечивающий повышение или понижение 1,125: 1. Многие из них имеют дополнительные вторичные обмотки, которые выдают напряжение от 12 до 90 В. При творческом планировании схем из них можно сделать отличные источники питания для проектов ламповых усилителей.
Вот трансформатор, который я вытащил из старого ИБП PowerWare мощностью 1400 ВА: у него трехконтактная первичная обмотка и нет вторичной. Передаточное отношение первичного ответвления составляет 1,125: 1 и может быть подключено для повышения или понижения.
Если вы используете трехконтактную вилку питания с заземлением и внимательно следите за тем, чтобы нейтраль была подключена к выпрямителю, этот тип трансформатора можно безопасно использовать для питания источника HT. Сердечник трансформатора должен быть заземлен в целях безопасности, а двухполюсный выключатель питания должен использоваться для отключения обеих сетевых ветвей от трансформатора.
С помощью схемы удваивающего выпрямителя и трансформатора от настенных бородавок для нагревателей возможны следующие основные конструкции:
Фактическое выходное напряжение будет варьироваться в зависимости от нагрузки, номиналов конденсаторов и ESR конденсаторы.Значения конденсатора и резистора, указанные выше, являются лишь примерами — другие значения могут лучше подходить для вашего конкретного проекта или реализации. На узле A все еще сохраняется довольно приличное количество пульсаций переменного тока — это не проблема, если запитан двухтактный усилитель, но для несимметричных выходных цепей было бы лучше увеличить значения конденсатора фильтра до 100 мкФ или даже выше.
Говоря о трансформаторах для защиты от бородавок для нитей нагревателя, один доступный и экономичный вариант скрывается внутри этого автоматического поплавкового зарядного устройства, которое можно найти в Harbour Freight.Во время распродаж это зарядное устройство часто можно купить за 6 долларов или меньше. В спецификациях, напечатанных снаружи, указано, что он выдает 15 В постоянного тока при 500 мА. После отключения выпрямительной цепи я измерил 14,6 В переменного тока без нагрузки с сопротивлением постоянному току 96 Ом на первичной обмотке и 2,8 Ом на вторичной. Если бы он мог выдерживать выпрямленное напряжение 15 В постоянного тока при 500 мА, он, вероятно, мог бы выдержать 12,6 В переменного тока при 780 мА — как раз достаточно, чтобы нагреть пару EL84 последовательно. Используя один из них для нагрева силовых ламп, а другой — для нагрева предусилителя, можно создать почти любую вариацию двухтактного усилителя EL84 на 15-22 Вт или 6V6.Для получения напряжения, равного или близкого к 12,6 В.
, могут потребоваться понижающие резисторы.
Теперь рассмотрим несколько более сложных вариантов. Вот еще один трансформатор, взятый из ИБП APC середины 2000-х годов мощностью 900 ВА. В дополнение к понижающей первичной обмотке 1,125: 1, этот также имеет вторичную обмотку с центральным отводом 16,5 В и 66 В, обе из которых были созданы для сильноточного выхода. По консервативным оценкам 16,5 В, вероятно, подходят для 5 ампер, а 66 В, вероятно, подходят для 1 А. С некоторыми понижающими резисторами 16.Вторичная обмотка 5В может обеспечить 12,6В для нити нагревателя.
Имея в своем распоряжении такие сильноточные обмотки, мы можем использовать немало уловок для создания источника высокого напряжения — удвоители напряжения, многоуровневые вторичные обмотки и все их комбинации. Вот несколько вариантов разводки для получения различных напряжений B + с использованием различных схем выпрямления:
Другой подход состоит в последовательном соединении первичной и вторичной обмоток для эффективного создания одной обмотки более высокого напряжения.
Возможно, вам придется перевернуть соединения вторичной обмотки, чтобы синхронизировать обмотки друг с другом. В случае этого трансформатора APC это может стать идеальным источником питания для усилителя на базе 6L6 или 6V6, просто изменив последовательное соединение обмоток:
Принимая во внимание низкое сопротивление обмотки, размер сердечника трансформатора цепей удвоения напряжения и исходных номиналов ИБП, я ожидаю, что любая из этих цепей должна быть рассчитана как минимум на 200–250 мА, что достаточно для питания 50-ваттного усилителя, такого как Bassman или Marshall.Некоторые схемы без удвоения напряжения должны быть пригодны для еще большего тока, возможно, от 500 мА до 1 А!
Существуют и другие варианты схемы, которые здесь не обсуждаются — входные отводы можно было поменять местами для повышения, чтобы получить еще более высокие напряжения, а обмотка 16,5 В стала бы примерно 18,5 В — идеально для трех последовательно подключенных нагревателей на 6,3 В.
Приложив немного изобретательности, из этих нежелательных кусков железа можно сделать отличные силовые трансформаторы для ламповых усилителей и сэкономить вам несколько долларов.
-Лэрд
Описание ламповых усилителей, Часть 12: Блок питания
Часть серии блогов Объяснение схем ламповых усилителей
Мы рассмотрели все основные части схемы усиления.Теперь давайте вернемся к источнику питания. Почему мы делаем это в последний раз? Как вы видели с помощью линий нагрузки и пояснений к лампам, у нас есть выбор, который мы можем сделать в отношении напряжения питания и рабочей точки, которые определяют требования к напряжению и току усилителя. Эта информация помогает понять выбор конструкции источника питания.
Рассмотрим схему. Начнем с первичной обмотки силового трансформатора. Сетевое напряжение поступает от вашей электрической розетки, и у нас есть несколько компонентов, через которые горячая сторона проходит последовательно..jpg)
Во-первых, предохранитель на 2 А предназначен для защиты на случай, если что-то в усилителе потребляет больше тока, чем должно, например, если у вас где-то произошло короткое замыкание. Мы бы предпочли, чтобы предохранитель перегорел, чем ваши компоненты были бы разрушены или усилитель загорелся, но даже этот предохранитель не является гарантией того, что неправильная проводка или короткое замыкание не повредят компоненты, он просто разорвет цепь, чтобы предотвратить непрерывное высокий ток, который может быть опасным или вызвать пожар. Это плавкий предохранитель с задержкой срабатывания, поэтому он допускает кратковременное сильное потребление тока, что типично для броска тока, который может произойти, когда усилитель впервые включается и конденсаторы заряжаются.
Далее у нас есть термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Это еще одно защитное устройство, которое обладает некоторым сопротивлением в холодном состоянии, и когда оно нагревается в течение нескольких секунд, сопротивление падает ближе к нулю.
Это должно помочь уменьшить часть пускового тока усилителя при первом включении, поскольку сердечник трансформатора и конденсаторы заряжаются. Он не обязателен, и схема могла бы работать без него, но есть вероятность, что начальный ток достаточно высок, чтобы вызвать нагрузку на некоторые компоненты.(В некоторых цепях с большими трансформаторами бросок тока может даже вызвать срабатывание выключателя в вашем доме.)
Наконец, у нас есть простой переключатель для включения или выключения усилителя. Когда он включен, горячая сторона сетевого напряжения подключается к одному выводу первичной стороны силового трансформатора, а другой вывод первичной обмотки замыкает контур обратно на нейтральную сторону сети.
Помните, что трансформатор использует две обмотки с определенным соотношением для передачи мощности от первичной обмотки ко вторичной обмотке и преобразования напряжения и тока на разные уровни.В нашем случае мы используем трансформатор, который будет принимать 120 В переменного тока (напряжение сети США) на первичной обмотке, а мы получим 650 В переменного тока на вторичной.
Этот трансформатор обычно используется в ламповых усилителях и имеет две дополнительные обмотки на вторичной стороне. Один будет обеспечивать 6,3 В в качестве питания для нитей (нагревателей) ламп драйвера или силовых ламп. Другой — 5 В, который обычно используется для накала выпрямительной трубки. В нашем случае мы не используем ламповый выпрямитель, поэтому эта обмотка не используется и не показана на схеме.Также обычно не показывать проводку нагревателя на схеме, потому что она относительно проста и иначе изолирована от остальной части схемы усиления.
Вы заметите, что на этом трансформаторе вторичная обмотка высокого напряжения имеет центральный отвод для использования в качестве потенциала 0 В. Это удобно, так как мы можем ссылаться на каждый конец вторичной обмотки на 325 В относительно этой точки; в некоторых случаях, трансформатор не будет иметь центральный кран, и вы будете использовать несколько иной тип выпрямителя для создания ссылки 0В.Он становится нашим заземлением по всей схеме усилителя.
Вторичная обмотка трансформатора по-прежнему работает переменного тока, теперь с более высоким напряжением, но для нашего усилителя потребуется источник постоянного тока высокого напряжения. Фактически, нам нужно, чтобы это постоянное напряжение было как можно более чистым и стабильным. Основное назначение усилителя — модулировать это напряжение питания постоянного тока на основе входного сигнала. Если подача нестабильна, мы не сможем получить высококачественный выходной сигнал и даже можем услышать слышимый гул или гудение. Вы скоро поймете, почему.
Чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, нам нужен выпрямитель — то, что позволит току течь только в одном направлении, поэтому у нас есть только положительный ток. В усилителях исторически использовался ламповый выпрямитель. Из нашей предыдущей темы вы понимаете, как работает вакуумная лампа: катод излучает электроны, а анод втягивает их внутрь, пропуская ток. Важно отметить, что этот ток может проходить только в одном направлении. Таким образом, используя выпрямительную «диодную» лампу (без управляющей сетки), вы можете выполнять выпрямление из переменного в постоянный. На выпрямительных лампах падает значительное напряжение, требуется ток для нагрева нити накала, что увеличивает стоимость и физическое пространство, необходимое для усилителя.Теперь у нас есть лучшее и более дешевое решение: кремниевые выпрямительные диоды. Опять же, могут возникать споры о том, лучше ли ламповый выпрямитель: имеет ли он желаемое «провисание» при токовых нагрузках, влияющих на звук, и предпочитают ли его гитаристы в своих усилителях, лучше ли поднимать напряжение постоянного тока медленно из-за время прогрева нагревателя, шум переключения диода и т. д. Я не буду останавливаться на различиях, но скажу, что считаю, что диодные выпрямители очень хорошо справляются со своей работой и идеально подходят для этого усилителя комплект, призванный быть простым, высококачественным и разумным по стоимости.Использование кремниевых диодов для выпрямления источника питания очень распространено в ламповых усилителях и никоим образом не влияет на звук и не делает его твердотельным или гибридным.
Напряжение переменного тока циклически изменяется с частотой 60 Гц (частота сети США), и каждый вывод высоковольтной вторичной обмотки трансформатора чередуется с этой скоростью взад и вперед, противоположно друг другу и положительно или отрицательно по отношению к центральному отводу 0 В. Диоды позволяют току течь только в одном направлении и отключаются, когда ток идет в обратном направлении.Подключив диоды на каждой вторичной клемме, мы создаем двухфазный выпрямитель. В первой половине цикла, когда напряжение на одном выводе становится положительным (относительно центрального отвода), этот диод включается и проводит ток, в то время как другой вывод становится отрицательным, и этот диод отключается. Во второй половине цикла происходит обратное, и другой диод будет проводить.
Если вы визуализируете эффект этого на выходе выпрямителя, потенциал напряжения относительно центрального отвода всегда положительный — сначала от тока, протекающего через один диод в течение первого полупериода, а затем от тока, протекающего через другой диод для второго полупериода.Выпрямленное напряжение теперь выглядит как на графике ниже.
Мы добиваемся прогресса, но наша цель — добиться плавного постоянного напряжения, а не больших пиков и пустот, подобных этому. Нам нужно отфильтровать этот источник питания, чтобы сгладить это. Есть разные способы сделать это, но два основных компонента — это конденсаторы и дроссели (индукторы).
Если подключить конденсатор параллельно к нашему напряжению питания, выпрямленное напряжение будет заряжать его во время повышающих циклов, а затем, когда цикл падает, конденсатор разряжается, подавая ток на нагрузку усилителя.Вы могли бы назвать это «резервуарным» конденсатором, потому что это похоже на резервуар, в котором хранится вода. Хотя кран можно постоянно включать и выключать, чтобы он оставался наполненным, мы можем постучать по стволу с другой стороны, чтобы вывести относительно устойчивый поток.
Накопительный конденсатор придает нашему постоянному напряжению вид, как на диаграмме здесь. Обратите внимание, что при разрядке конденсатора у нас все еще есть пульсации напряжения, но они определенно лучше, чем пики, которые были у нас ранее. В нашей схеме мы используем конденсатор 220 мкФ в качестве резервуарного конденсатора.Вы можете использовать меньшую или большую емкость. Я не буду пытаться описывать расчеты того, какой размер пульсации напряжения у вас будет для данного источника питания, конденсатора и нагрузки, но сейчас дело в том, что у нас есть больше работы, даже после установки этого конденсатора.
Если бы мы использовали этот постоянный ток в качестве источника питания B +, это пульсирующее напряжение могло бы модулировать напряжения наших пластин на небольшую величину с частотой 120 Гц (поскольку это выпрямленное напряжение представляет собой два полупериода исходного переменного тока 60 Гц).Вы могли бы услышать это как своего рода жужжание или гул на усиленном выходе.
Мы можем сделать больше, чтобы продолжить совершенствование этого источника питания и сделать источник постоянного тока как можно более чистым, с пульсациями ниже любого слышимого уровня. Хотя у вас может возникнуть соблазн использовать резервуарный конденсатор большего размера, существуют пределы того, насколько это может уменьшить пульсации, и есть некоторые другие недостатки, о которых я не буду здесь рассказывать.
Мы пытаемся позволить постоянному току проходить, пока мы отфильтровываем частоту этой пульсации — подумайте об этом как о переменном токе с частотой 120 Гц, идущем поверх постоянного тока.Одним из методов может быть RC-фильтр нижних частот с использованием резистора и еще одного конденсатора для создания типа делителя напряжения, который ослаблял бы частоты выше определенной точки. Этот тип фильтра недорог и может работать, но для резистора потребуется некоторое падение напряжения, что приведет к потере части нашего источника питания, рассеиванию в виде тепла и, в результате, к напряжению B + не так высокому, как мы могли бы в противном случае. Иногда это правильный ответ, но другой вариант — использовать индуктор, в данном случае называемый дросселем.Мы можем поставить его с другим конденсатором, чтобы получить LC-фильтр (индукторы обычно обозначаются символом L).
Помните, мы рассмотрели, что конденсаторы блокируют постоянный ток, но допускают переменный ток (упрощенный способ его описания). И индукторы противоположны, они реагируют на изменения переменного тока, позволяя проходить постоянному току. Последовательное включение катушки индуктивности в наш фильтр будет иметь минимальное влияние на постоянный ток, в то же время реагируя на изменение переменного тока на частоте пульсаций. У использования дросселя есть свои недостатки. В частности, они могут быть дорогими и тяжелыми, если у них достаточно индуктивности для адекватной фильтрации.В нашем случае мы используем дроссель 6H (индуктивность измеряется в Генри), и он имеет сопротивление постоянному току около 150 Ом, так как все провода имеют некоторое сопротивление. Сопротивление постоянному току в дросселе обычно не является намерением и становится еще одним фактором выбора / стоимости, хотя иногда вам может потребоваться немного большее сопротивление постоянному току. Затем мы используем другой конденсатор, на этот раз меньшего значения 56 мкФ, в качестве последней части фильтра.
Итак, снова взглянув на нашу схему, мы видим, что выпрямленный источник питания проходит через последовательность конденсатор-индуктор-конденсатор.Конечным результатом является фильтрованный B +, который должен иметь очень небольшое напряжение пульсации, что означает, что наш усилитель должен иметь чистый источник питания, который мы можем использовать для усиленного аудиосигнала, и тишину, когда сигнал отсутствует.
Сколько постоянного напряжения мы получим в качестве B + после этого выпрямления и фильтрации? Во-первых, помните, что переменный ток можно измерить в среднеквадратичных значениях вольта, что-то вроде «эквивалентного» постоянного измерения напряжения, потому что он фактически изменяет напряжение на протяжении всего цикла. Этот трансформатор предназначен для обеспечения 650 В с центральным ответвлением (обычно обозначается 325-0-325), что означает 325 В RMS на каждом полупериоде вторичной обмотки, которую мы выпрямили как положительное напряжение, что означает пики, которые вы видите на рисунке. идут намного выше.Обычно используется формула, согласно которой пиковое напряжение равно среднеквадратичному напряжению, умноженному на 1,41, поэтому наше среднеквадратичное значение 325 В на самом деле является напряжением, которое может достигать почти 460 В на пиках, и это то, чем заряжается наш резервуарный конденсатор. На каждом диоде обычно падает небольшое напряжение, а обмотка дросселя также имеет некоторое сопротивление постоянному току. Таким образом, наш последний источник питания B + оказывается около 420 В. (В предыдущих разделах мы оценили напряжение питания около 400 В постоянного тока, так что это довольно близко, и на самом деле схема была оптимизирована для немного более высокого B +, но я использовал 400, чтобы упростить объяснение и диаграммы.)
Несколько примечаний по рейтингам компонентов. Во-первых, используемые в комплекте диоды рассчитаны на обратное напряжение до 1200 В. Я иногда использую обычные типы диодов, рассчитанные на 1000 В, но это немного рискованно, если наше пиковое напряжение составляет около 460 В, что означает, что размах напряжения от 460 В, заряжающего конденсатор до отрицательного 460 на обратном цикле диода, будет всего 920 В, и легко могут быть некоторые плюсовые / минусовые колебания сетевого напряжения или трансформатора. Поэтому на всякий случай мы используем диоды с более высоким номиналом.
Конденсаторы рассчитаны на 500 В. Несмотря на то, что наш окончательный B + может быть ниже 450 В, и проще и дешевле найти конденсаторы на 450 В, напряжение при запуске без нагрузки и при первом заряде конденсаторов может легко превысить 450 В. Большинство конденсаторов могут справиться с небольшим избытком, но это не стоит риска и потенциального сокращения срока службы.
Следует также поговорить о текущих потребностях схемы. Трансформаторы рассчитаны на определенную величину тока. Тот, который используется в этом наборе, рассчитан на 207 мА.Если мы сложим потребность нашей ожидаемой схемы на основе наших линий нагрузки, у нас будет примерно 65 мА на канал для силовых трубок и по 5 мА для каждого каскада драйвера, что в сумме составит около 140 мА или около того.
Есть также актуальный спрос на обогреватели. Каждому EL34 требуется около 1,5 А, а 12AT7 — 300 мА, что в сумме составляет 3,3 А. Он рассчитывается отдельно на трансформаторе, и наш может обеспечить ток нагревателя до 4,5 А при 6,3 В.
Есть еще один последний компонент в источнике питания, который мы не затронули, резистор утечки 330 кОм.Это сделано из соображений безопасности. Когда вы выключаете усилитель, потребуется несколько секунд, чтобы рассеять энергию, которая была сохранена в конденсаторах, чтобы они достигли безопасного уровня. Если каким-то образом у вас не было нагрузки в цепи, но были заряжены конденсаторы, вы могли выключить усилитель и отсоединить его от сети, и через несколько часов или даже дней в конденсаторах все еще мог быть очень опасный заряд высокого напряжения. Очень небольшое количество потраченного впустую тока через этот дренажный клапан стоит того, чтобы избежать внезапного электрошока.
В конструкции источника питания гораздо больше глубины, чем я могу описать, а также другие очень разные методы, которые можно использовать для регулирования напряжения или тока. В этом наборе вы видите одну конструкцию, и, надеюсь, это помогло объяснить основные принципы преобразования переменного напряжения, преобразования его в постоянный и его фильтрации.
Последний пост рядом с объединяет всю цепь !
Как спроектировать, сконструировать и использовать силовые, выходные и межкаскадные трансформаторы и дроссели в аудиофильских и гитарных ламповых усилителях
Описание
Единственное практическое руководство по проектированию и сборке аудиотрансформаторов на английском языке
Проектирование дросселей, малых силовых трансформаторов (используемых в ламповых усилителях и предусилителях) и аудиопреобразователей (выходных и межкаскадных) является настолько специализированной темой, что даже большинство Инженеры-электронщики даже не знали бы, как и с чего начать, не говоря уже о том, чтобы произвести готовый рабочий трансформатор.
Доступны коммерческие трансформаторы и дроссели, но большинство из них очень дороги, а те, которые имеют разумную цену, обычно не самого лучшего качества. Кроме того, поскольку они представляют собой такие тяжелые и громоздкие компоненты, международные почтовые расходы или расходы на курьерскую службу являются значительными.
Физические принципы работы трансформатора довольно сложны, а математическое моделирование трансформаторов требует сильных математических навыков, что отпугивает любителей и энтузиастов DIY от изучения этого предмета. Хотя необходимо некоторое базовое понимание принципов работы, к счастью, конструкцию трансформатора можно значительно упростить, используя несколько основных формул практических правил.
Точно так же, когда у вас есть законченная конструкция (подробная схема обмотки), намотка и сборка трансформатора на удивление просты. Помимо материалов (таких как бобины, ламинат, изоляция и магнитная проволока), все, что вам нужно, — это простая намоточная машина (может быть сделана самодельной), хорошая координация рук и глаз и терпение.
Ваши трансформаторы, изготовленные своими руками, почти всегда будут значительно дешевле, чем коммерческие альтернативы, и часто будут иметь лучшее качество и лучшее звучание, чем трансформаторы известных имен, стоимостью многие сотни и даже тысячи долларов каждый.
В этом уникальном руководстве содержится более 40 () подробных проектов различных силовых, выходных и межкаскадных трансформаторов, а также фильтрующих, сетевых и анодных дросселей. Даже если вам не хочется тратить время и силы на овладение искусством изготовления трансформаторов, просто отнесите эти схемы обмоток в любую мастерскую по изготовлению трансформаторов, и ваши трансформаторы будут изготовлены профессионально за небольшую часть стоимости коммерческих альтернатив.
Это практическое руководство по проектированию и строительству богато и профессионально иллюстрировано фотографиями трансформаторов, принципиальными схемами, схемами обмоток, справочными таблицами, графиками и диаграммами.Эти ценные иллюстрации помогают быстрее и проще понять проблемы и концепции. Картинка действительно стоит тысячи слов. Действительно, вся информация, необходимая для проектирования, ветряных и испытательных дросселей, силовых и звуковых трансформаторов, находится внутри этих крышек.