Lampowy wzmacniacz audio małej mocy Audiomaster 12

   

Fotografie i opis  -  Mariusz SQ2AKI, e-mail: sq2aki@wp.pl


Lampowy wzmacniacz akustyczny małej mocy w układzie Ultra Linear

Przedstawiony wzmacniacz był dla mnie swego rodzaju eksperymentem z lampą elektronową. Prawdę mówiąc "spóźniłem się" na erę lamp, jednak zafascynowany "magicznym okiem" typu EM80 postanowiłem choć trochę poznać zapomniane już dziś układy. Odszukałem trochę materiałów dotyczących obliczania transformatorów anodowych, czy ustalania punktu pracy lamp. W porównaniu ze znaną mi techniką tranzystorową było to jak odkrywanie nowego lądu... Pierwsza konstrukcja nie była udana ze względu na złe transformatory i niestabilność mechaniczną, jednak opisany tu, drugi wzmacniacz pracuje już ponad dwa lata odznaczając się przyjemnym i ciepłym brzmieniem. Moc 2x6W nie jest zbyt imponująca, jednak na domowe warunki wystarcza w zupełności. Nazwa powstała całkiem przypadkowo, nie jest to konstrukcja komercyjna i nie ma nic wspólnego z innymi o podobnej nazwie. Schemat konstrukcyjny powstał na podstawie ogólnie dostępnych zasad budowy wzmacniaczy lampowych, własnych prób oraz wyliczeń i nie narusza żadnych praw autorskich.

Wzmacniacz zamknięty jest w metalowej obudowie o wymiarach 300x200x100 mm, a przednia ścianka wykonana została przeze mnie z drewna bukowego. Zrezygnowałem z modnego dziś umieszczania lamp na zewnątrz ze względów bezpieczeństwa (małe dzieci) co utrudniło chłodzenie układu. Z tego powodu od spodu obudowy wykonana jest szczelina umożliwiająca wlot powietrza,...

... które po ogrzaniu przez lampy wydostaje się otworami w pokrywie i tylnej ściance.

Ten konwekcyjny układ chłodzenia całkowicie wystarcza przy tak małej mocy, ale przykrycie wzmacniacza czymkolwiek doprowadziłoby do przegrzania. Na tylnej ściance umieściłem gniazda wejściowe, zaciski głośnikowe oraz doprowadzenie zasilania sieciowego. Prócz tego jest tam gniazdo bezpiecznika sieciowego.

Rozmieszczenie elementów

Układ elektroniczny wykonałem techniką obwodu drukowanego na 3 płytkach:

Pierwsza z nich zawiera zasadniczą część wzmacniacza czyli stopień mocy, pracujący na 4 lampach PCL86, PCC83 oraz EAA91 (prostownik sygnału)...

... kolejna, umieszczona ponad transformatorem sieciowym, zasilacz. Niestety z braku odpowiedniej lampy półprzewodnikowy.

Trzecia płytka to wskaźnik poziomu sygnału wyjściowego wykonany w oparciu o EM84. Na płytce tej znajduje się także układ czasowy załączający napięcie anodowe z opóźnieniem ok. 90 s i rozładowujący kondensatory po wyłączeniu zasilania.

Działanie układu

Wzmacniacz pracuje w układzie Ultra Linear ze sprzężeniem zwrotnym (schemat). Jako stopnie końcowe wykorzystałem części pentodowe popularnych w dawnych odbiornikach TV lamp PCL86, które są sterowane parafazowym odwracaczem fazy zbudowanym na małych triodach zawartych w ww. lampach. Wypróbowałem kilka układów odwracaczy fazy i ten wydał mi się dość przyjemny, jeśli chodzi o brzmienie. Odradzam natomiast proste układy z jedną triodą i dzielonym obciążeniem ze względu na zbyt dużą asymetrię.
Odwracacz sterowany jest triodą PCC83, w katodę której włączony jest układ sprzężenia zwrotnego. Można oczywiście to sprzężenie wyłączyć, co zmienia nieco charakterystykę wzmacniacza, ale w moim subiektywnym odczuciu wcale jej nie poprawia. Wiem, że dziś modne są stopnie "bez sprzężenia zwrotnego". Miałem okazję przyjrzeć się schematowi jednej takiej fabrycznej konstrukcji. Wbrew zapewnieniom producenta w układzie są sprzężenia zwrotne i to dwa! Co prawda nie tak wyraźne, jak podanie sygnału z zacisków transformatora głośnikowego na katodę lampy wejściowej, ale jednak są. I nic w tym złego, poza kłamliwym tekstem w folderze reklamowym i na stronie www producenta tegoż "cuda". Można by nawet powiedzieć, że nie ma wzmacniacza bez sprzężenia zwrotnego, no może poza podręcznikowym schematem polaryzacji triody. Przecież nie zbocznikowany opornik w katodzie, czy też układ Ultra Linear to także sprzężenia zwrotne. Zupełnie inna kwestia to głębokość sprzężenia. Głębokie zmniejsza zakłócenia związane z nieliniowością, a zarazem wywołuje powstanie innych związanych z opóźnieniem sygnałów. Pozostaje więc jakże często subiektywny "złoty środek", który każdy konstruktor wzmacniacza może dobrać do własnych upodobań. W moim układzie udało mi się coś takiego uzyskać, choć tak jak napisałem, to subiektywne odczucie.

Bardzo ważnym elementem jest transformator głośnikowy. Niektórzy mówią, że to właśnie w nim powstaje charakterystyczne "lampowe" brzmienie i wiele w tym prawdy.

Wykonanie takiego transformatora jest nieco kłopotliwe, ale jak najbardziej możliwe w warunkach domowych. Przyda się tylko prosta nawijarka z licznikiem zwojów. Projektując transformator najpierw należy określić typ wzmacniacza - dla przeciwsobnego (push-pull) transformatory są znacznie mniejsze, lecz bardziej skomplikowane. Następnie należy obliczyć ilości zwojów dla danego przekroju, napięcia anodowego i mocy lub też skorzystać z danych zamieszczonych poniżej. W moim wzmacniaczu użyłem rdzeni z transformatorów odchylania pionowego TV Ametyst typu EI o przekroju kolumny środkowej 6,75 cm kw. złożonym naprzemiennie bez przekładek. Uzwojenia transformatora (zarówno pierwotne jak i wtórne) muszą być dzielone na naprzemiennie nawijane sekcje. Minimum podziału przedstawia rysunek:

Zrównoleglone sekcje uzwojenia wtórnego nie mogą się różnić nawet o jeden zwój, natomiast pierwotne może być wykonane mniej dokładnie (± kilka zwojów). Ważnym aspektem konstrukcji takich transformatorów jest izolacja pomiędzy sekcjami. Musi ona wytrzymywać kilkaset V, co utrudnia wykonanie transformatora o małych wymiarach.

Jeśli wykonanie takiego transformatora wyda się komuś zbyt trudne, można nabyć gotowe, produkowane od niedawna przez zakład Indel lub też wymontowane ze starych urządzeń, ale wtedy nie można już eksperymentować z różnymi głębokościami sprzężenia Ultra Linear...

Wzmacniacz zasilany jest z transformatora sieciowego wykonanego na rdzeniu CP ze względu na mniejsze rozpraszanie pola o częstotliwości 50 Hz. Transformator sieciowy musi być umieszczony jak najdalej od głośnikowych, jego uzwojenie powinno być prostopadłe do anodowych, aby zminimalizować przenikanie pól powodujące przydźwięk. Warto też oddzielić go od reszty układu ekranem magnetycznym i eksperymentalnie dobrać miejsce zamocowania. W moim wzmacniaczu transformator zamocowany jest po przeciwnej stronie obudowy, wraz z płytką zasilacza. Oddzielony jest od reszty układu ekranem magnetycznym z blach stalowych, przez który doprowadzone są napięcia anodowe i żarzenia.

Przewody doprowadzające prąd żarzenia lutowane są w pobliżu gniazd lamp, a ścieżki skróciłem do minimum. W zasadzie nie powinno się prowadzić prądów żarzenia o dość dużym natężeniu ścieżkami drukowanymi ze względu na wytwarzanie pola powodującego przydźwięk, lecz skrętką przewodową. Można też żarzyć katody prądem stałym, ale to chyba zbędna komplikacja układu.

Ostatnim elementem opisanego wzmacniacza, na który warto zwrócić uwagę jest wskaźnik mocy wyjściowej zbudowany na lampach EM84. Ta niespotykana już dziś "magiczna linijka" wygląda dość efektownie, przy bardzo prostej konstrukcji.

Sygnał sterujący wskaźnikiem pobierany jest z prostownika diodowego na EAA91, dzięki czemu cały tor akustyczny jest "wolny" od półprzewodników, co było założeniem tej konstrukcji.

Uruchomienie

Po zmontowaniu układu można przystąpić do uruchomienia. (wskazane jeszcze przed zamontowaniem układu w obudowę). W pierwszej kolejności sprawdzamy napięcia podawane przez zasilacz, obciążając uzwojenia żarzenia żarówką samochodową 24V/55W, oraz anodowe dwiema szeregowo połączonymi żarówkami 220V/40W. Następnie podłączamy żarzenia lamp i kontrolujemy płynące prądy (anodowe nadal obciążone żarówkami). Kolejnym krokiem jest podłączenie ujemnego napięcia polaryzacji i ustawienie na siatkach pentod -15V. Teraz można podłączyć transformatory głośnikowe o wyjściach obciążonych rezystorami 8 Ω i napięcie anodowe +285 V, a następnie ustawić potencjometrami prąd spoczynkowy lamp na max. 10 mA (3V na rezystorach katodowych). Prąd ten może być nieco mniejszy, co przedłuży trwałość lamp, przesuwając jednocześnie stopień ku klasie B. Po wykonaniu tych czynności pozostaje podłączyć generator 1 kHz i ustawić wskaźniki EM84 kontrolując sygnał wyjściowy oscyloskopem. Uwaga: może być konieczna korekta rezystorów 2,2MΩ przy ww. lampach.

Po wstępnym uruchomieniu wzmacniacz jest gotowy do odsłuchu i ewentualnych ulepszeń, które pozostawiam innym konstruktorom.


Dane techniczne:

  • moc wyjściowa przy THD < 1% : 2x6W (2x2W w klasie A, THD < 0,2%)
  • przenoszone pasmo: 10 Hz - 30 kHz ± 1 dB
  • korekcja częstotliwości: brak
  • stopień końcowy: przeciwsobny Ultra Linear w klasie AB
  • odwracacz fazy: parafazowy
  • wejście: 0,75 Vpp niesymetryczne
  • wyjście: 8 Ω niesymetryczne
  • napięcie zasilające: 220V (możliwość przełączenia na 230V), 50Hz
  • moc pobierana z sieci: ok. 70W
  • zabezpieczenie sieciowe: uziemianie, bezp. topikowy 630mA
  • zabezpieczenie układu: bezp. anodowe 80 mA, warystory, opóźnione załączanie napięcia anodowego
  • chłodzenie: samoczynne, konwekcyjne
  • masa: 4,5 kg

[dział był aktualizowany 31 października 2005r.]

Mariusz SQ2AKI, e-mail: sq2aki@wp.pl

[Dział DIY]

© 2000-2005 FonAr Sp. z o.o.