Ламповый усилитель для наушников на винтажных лампах. Делаем сами. Ламповый усилитель для наушников. Дизайн и управление
Мне жуть как захотелось послушать хваленый теплый ламповый звук. Но купить аппарат, честно сказать, душит жаба. Поэтому, найдя схему несложного лампового усилителя для наушников , взвесив свои возможности и посчитав затраты, я понял, что для начала лучше быть не может.
То, что я представляю сейчас это уже вторая версия сделанного мной усилителя. Первая была собрана почти навесным монтажом. На нем я долго и плодотворно игрался с блоком питания. Из-за того, что собранный фильтр питания предлагаемый в оригинальной схеме не мог подавить пятидесяти герцовое гудение. Которое пропало только после установки «электронного дросселя».
Отличий от схемы по ссылке выше практически нет. Но мной было понижено анодное напряжение с 270 до 200 вольт и повышен номинал емкости С3 с 1 до 2,2 мкф. Так как у меня есть собранный девайс по аутентичной схеме, то можно сказать, что внесенные мной изменения не повлияли на качество звучания. По крайней мере на мой слух.
Так как я использовал , то говорить об использовании ламп 6Н1П и 6Н6П не приходится из-за очень большого тока накала (0.6...0.7 А на лампу). Зато понизив анодное напряжение, стало возможным применение менее габаритных электролитов.
Из-за того, что для использования ламп 6Н3П придется делать другую разводку печатной платы, остается только 6Н2П и 6Н23П. Эти лампы взаимозаменяемы, но и здесь есть подвох. Просто так заменить лампы одну на другую не удасться т.к. после замены любой из ламп усилитель необходимо настраивать, подбирая резистор Rk и добиваясь половины напряжения питания на анодах нижних ламп. А в остальном, да. Сначала можно сделать усилитель на лампах 6Н2П, как более дешевых, а потом перенастроить его под 6Н23П и сравнить звучание.
Немного о деталях. Все резисторы должны быть мощностью не менее 0,25 Вт Конденсаторы С3 и С4 должны быть рассчитаны на напряжения питания (я поставил чуть ниже, на 160 V, не те, что лежат в коробке), а вот конденсаторы в цепи катода С1 и С2 на напряжение 6...10 вольт, но так как они напрямую влияют на звук, то к их качеству необходимо предъявить повышенные требования и чем больше номинал конденсатора С1, тем лучше.
Немного о корпусе. После проблемы с анодным напряжением в ламповой технике есть еще одна проблема, это проблема корпуса. Подобрать уже готовый для своих нужд практически не возможно, а делать корпус своими руками не так уж легко. Поэтому я здесь применил старый проверенный способ изготовление корпусов из фольгированного текстолита. Ну и конечно куда без деревянных корпусных деталек в ламповой технике. :-) Габаритные размеры требуемой коробки примерно 160Х170Х50 мм.
Т.к. лампы сильно нагреваются для них сделал специальные отверстия в верхней крышке, но после недолгой эксплуатации выяснилось, что их катастрофически не хватает и пришлось досверливать как верхнюю крышку так и делать отверстия в нижней части корпуса для усиления конвекции воздуха.
Вот таким нехитрым способом на стоечках умещаются все потрошки усилителя. После улучшения конвекции воздуха для охлаждения ламп корпус хоть и нагревается, но не так сильно чтобы нельзя было спокойно тронуть рукой.
И в заключении о личных ощущениях от прослушивания. Глубокая детализация, мягкие не искаженные басы и тот самый ламповый звук. Про «тот самый» я не лукавлю. Разница в воспроизведении одной и той же композиции на лампе и на транзисторах, через наушники сильно отличается не в пользу транзисторов, (у меня с конца прошлого века стоит Pioneer A305R) а если еще и тембр блок отключить, то вообще всё очень грустно. Да, еще необходимо добавить то, что для получения должного удовольствия от прослушивания мне пришлось со временем обзавестись высокоомными наушниками Sennheiser HD 280-13 300 Ом. До этого были недорогие HD 180 и бананчики CX 215. Но басы на них были не выразительные, а иногда и похрюкивали когда делал музыку погромче.
Неожиданное продолжение.
Дело в том, что как-то пришел ко мне приятель, попить пивка, послушал аппарат и сказал, что без него домой не уйдет. Пришлось отдать ему девайс за небольшое вознаграждение. Но так, как я уже не мыслю себя у компьютера без этого усилителя, пришлось сделать еще один. Размеры платы 95х95. Так как корпус подбирал уже после того как сделал плату, мне не удалось реализовать идею бокового разъема питания поэтому пришлось вставлять его на место тюльпанов, а их сдвинуть к краю. Но и так не плохо получилось.
Корпус взял стандартный дюралевый 120х95х35 прикрутил сверху трансформатор, а на платке разместил усилитель и фильтр анодного питания.
Ну и для пущей важности закрыл трансформатор маленькой консервной банкой от зеленого горошка. Даже красить не стал. Она немного высоковата, зато идеально подходит по диаметру.
Многих радиолюбителей, желающих приобщиться к ламповому звуку, останавливает наличие в конструкции выходного трансформатора . Качество этого элемента во многом определяет конечное качество звучания всего усилителя. Готовые промышленные образцы стоят весьма дорого, да и не всегда есть возможность подобрать трансформатор под конкретную лампу или режим работы. А изготовить качественный выходной трансформатор в домашних условиях не каждому радиолюбителю под силу.
Потому, практически вместе с появлением лампы, радиоинженеры начали поиски путей исключения из схемы выходного трансформатора. Для снижения выходного сопротивления усилителя в ход пошли и катодные повторители, и параллельное включение нескольких ламп, мостовые и двухтактные схемы. Такая топология получила название OTL (без выходного трансформатора).
Подобные OTL-аппараты даже выпускались в промышленных масштабах, но, увы, лишь единицы из них имели достойное звучание. Потому интерес к таким схемам в последнее время заметно угас.
Однако, памятуя о том, что сопротивление (аудиофильских) наушников чаще всего лежит в диапазоне 32-600 Ом, что по сравнению с сопротивлением акустических систем в 4-8 Ом получается в несколько раз, а то и сотен раз больше, радиолюбители не оставляют попытки реализовать OTL-топологию в маломощных усилителях для наушников . Чаще всего встречаются вариации на тему SRPP-каскадов и параллельного включения ламп. Но бывают и другие варианты.
Один из вариантов предложил Морган Джонс в несильно далёких 90-х годах. В основу своей схемы он заложил схему усилителя EarMax, который выпускался одной известной фирмой и стоил около 1000$.
Изменив некоторые номиналы и типы используемых ламп (в оригинале была лампа 6Н1П), Джонс увеличил нагрузочную способность усилителя и обеспечил относительно качественную работу схемы на 32-омные наушники. Схема усилителя представлена на рисунке:
Увеличение по клику
Входной каскад обычный — с резистивной нагрузкой. Ток покоя составляет 3мА. В качестве R5 можно использовать два резистора номиналом 1,5кОм включенных параллельно. Выходной каскад для снижения выходного сопротивления усилителя без использования общей отрицательной обратной связи построен по схеме двухтактного катодного повторителя Уайта . Его ток покоя выбран 10мА, при этом его выходное сопротивление составляет всего 10 Ом. Общий коэффициент усиления всего усилителя составляет 22.
Как показали измерения, усилитель отлично справляется с наушниками сопротивлением от 300 Ом. При этом, чем ниже сопротивление нагрузки, тем получается короче спектр гармоник на выходе усилителя.
Для нагрузки в 32 Ом усилитель при больших мощностях (а максимум составил 32 мВт) имел дисбаланс положительной и отрицательной полуволн сигнала.
Изучением такого странного поведения усилителя при низкоомной нагрузке (ведь выходное сопротивление усилителя было достаточно низким) занялись два энтузиаста Джон Броски и Алекс Кавалли. В результате их исследований были изменены номиналы резисторов (и как следствие режимы работы ламп) выходного каскада. Это позволило оптимизировать распределение тока между плечами выходного каскада:
Увеличение по клику
В результате казалось бы незначительных изменений номиналов некоторых резисторов удалось повысить выходную мощность усилителя в 6 раз и полностью устранить асимметрию полуволн сигнала при низкоомной нагрузке. Так же существенно сократился «хвост» гармоник (до 4-ой, против 7-ой в исходном варианте) и расширился частотный диапазон в НЧ-области.
Но за всё приходится платить. Из-за внесённых изменений уменьшился общий коэффициент усиления до 19, и возросло выходное сопротивление усилителя до 53 Ом. Тем не менее, усилитель достойно справился с наушниками сопротивлением 32 Ома.
Для тех, кто не боится общей отрицательной обратной связи, Алекс Кавалли предложил вариант схемы:
Увеличение по клику
Здесь резисторы R3 и R10 формируют цепь общей ООС. Её глубина выбрана как компромисс: с одной стороны — понизить выходное сопротивление усилителя менее 32 Ом (с указанными номиналами получается 20 Ом), с другой стороны — общего усиления должно хватать, чтобы раскачать сигнал с выхода обычного CD-плейера. Алекс советует поэкспериментировать с номинала этих резисторов, чтобы подобрать оптимальное звучание под конкретные наушники .
Не все любят лампу 6Н23П , потому нашлись энтузиасты, которые доработали исходный вариант усилителя EarMax на базе ламп 6Н1П:
Увеличение по клику
Здесь также изменены номиналы резисторов для повышения нагрузочной способности усилителя, кроме того для оптимизации режимов потребовалось увеличить напряжение питания усилителя.
При повторении этого варианта обращаю ваше внимание на то, что лампа 6Н1П по цепи накала потребляет ток практически в два раза больше, чем 6Н23П. Это следует учесть при выборе трансформатора и изготовлении блока питания. Учитывая, что внутреннее сопротивление лампы 6Н1П (11кОм) значительно выше внутреннего сопротивления лампы 6Н23П (около 2,5кОм), последний вариант усилителя рекомендуется использовать с наушниками сопротивлением от 100 Ом.
Благодаря своей простоте, все приведённые выше конструкции легко собираются навесным монтажом без использования печатных плат.
Единственный конденсатор на пути сигнала это С4. Здесь следует использовать конденсатор максимально-доступного вам аудиофильского качества! Не стоит использовать конденсаторы с рабочим напряжением ниже указанных на схеме, так как до полного прогрева ламп напряжение на них может достигать напряжения питания усилителя.
Схема блока питания не приводится, так как здесь любой радиолюбитель может развернуться в полной мере своей аудиофильской испорченности. В оригинале усилитель запитывался от обычного мостового выпрямителя с C-L-C фильтром. Не было предусмотрено никаких цепей по задержке подачи анодного напряжения до прогрева ламп. В поздних моделях усилителя для снижения уровня фона ввели питание накала ламп постоянным напряжением.
При повторении конструкции можно реализовать питание усилителя от кенотронного выпрямителя , что автоматически защитит катоды ламп, или, учитывая небольшой ток потребления схемы, от параметрического стабилизатора .
При прослушивании усилителя даже оригинальной (недоработанной) версии все отмечали чистое и ровное звучание без излишней ламповой мягкости с чёткой проработкой ВЧ-области и потрясающими «низами», обычно не свойственным ламповым усилителям. Несмотря на казалось бы небольшую выходную мощность, уровень громкости был более чем достаточный, а иногда превышал разумные пределы.
Учитывая доступность деталей и простоту конструкции, сборка этого усилителя может стать неплохим занятием для морозного зимнего вечера, шансом приобщиться к ламповому звуку и простым способом поднять звучание ваших наушников на совершенно другой уровень.
Собирая и налаживая схему, помните, что в ламповых конструкциях присутствуют высокие напряжения опасные для жизни! Будьте внимательны и осторожны. Соблюдайте правила техники безопасности при работе с высоким напряжением. Не забывайте разряжать конденсаторы перед проведением работ внутри усилителя.
Удачного творчества!
Главный редактор «РадиоГазеты».
Давно не писал статьи - начался дачно-летний сезон. Было много работы на участке и других хлопот. Тем не менее иногда выкраивалось время и для хобби. Уже довольно давно я начал интересоваться радиолампами, а если быть точным с 2013 года. Хотя у меня имеется дома большой парк ламповых радиол, но вот дальше ремонта я не вникал в этот чудный мир. Тем не менее очень хотелось попробовать что-то ламповое. Наметив для себя интересное, я начал читать форумы, скачивать интересные схемы. Потихоньку откладывать детали и думать насчёт будущих корпусов. Но как я уже писал в блоге, у меня был непростой период, связанный с переездом, и самоделки пришлось убрать в долгий ящик. Потихоньку я пришёл к выводу, что хочу не только классику УНЧ SE 6н2п+6н14п, но легенду 6п3с, а также захотелось заиметь себе ламповый УКВ приёмник, а точнее только узел ЧМ-детектор, так как не вижу смысла городить ВЧ часть на лампах. Дальше больше - захотелось собрать темброблок, приёмник сверх-регенератор на КВ и УНЧ для наушников. О последнем и пойдёт речь. Я понял, что без трансов схем мало и они имеют довольно много проблем. Также проблемы и с довольно высоким анодным напряжением. В связи с этим я решил для наушников с УНЧ не заморачиваться, а собрать SRPP на 6н1п/6н23п/6н2п. Однако, листая просторы интернета, я наткнулся на простейшую схему на 6ж1п с питанием всего 12 вольт. Пентод 6ж1п включён триодом. Схема стерео усилителя на 6ж1п для наушников (слева указаны штырьки лампы 6ж1п):
В этой схеме ужасно всё - и низкое напряжение питания, и отсутствие трансформатора, даже сам вариант включения наушников и тот подразумевает протекание анодного тока через катушку динамика. Тем не менее я вспомнил свой первые конструкции типа однотранзисторного УНЧ на кт-315 или мп-41 и подумал - а почему бы и нет?
На руках у меня были нужные гнёзда, мелкая коробочка и свободный вечер (даже 2), собрав макет на ламповых панельках - я был в начале разочарован. Усиление каскада плавало в районе 1, т.е. усилитель был псевдо, более того на вход 0.3 в и всё - начинались искажения. тем я решил послушать и сравнить звучание в ночное время. Разница была заметна, особенно при подключении планшета. Звук в этим УНЧ становился тёплым ламповым и был некий подъём на НЧ. Хотя назвать его чистым нельзя, всё же искажения присутствуют. Что касается громкости, то она вполне достаточна для гарнитуры (с резистором-регулировкой и микрофоном), в капельках на 32 ома - чуть тише и нет НЧ. Прикинув, что когда я ещё соберусь собрать полноценный УНЧ, я решил собрать его в корпусе.
Заморачиваться не стал - обычная пластиковая коробочка (монтажная для проводов, внутри клемники). Клемники, что были внутри, я убрал и срезал пластиковые штырьки, чтобы не мешали. Просверлил отверстия под ламповые панельки, гнёзда. Монтаж вёл прямо на лепестках. Провод использовал МГТФ. Старался соблюсти правило монтажа - минимальная длина проводников и правильное разведение земли. В схему добавлен конденсатор - электролит 100 мкф параллельно гнезду питания. Накалы ламп соединены последовательно. У 6ж1п - это штырьки 3-4. Питается усилитель от постоянного тока, блок - импульсный 12 V 2 A (Huawei HW-120200E6W). Никакого фона не прослушивается.
Тем не менее нужно учитывать некоторые особенности. Например, лампы надо подбирать попарно. Так как иначе может быть перекос по питанию накала или разница в громкости. Стоит отметить, что у меня 1 лампа фонила, если касаться её корпуса рукой, самое интересное, что усиление УНЧ таково, что фона 50 гц почти нет, если касаться входа рукой, а вот при касании баллона лампы, фон проявлялся. Просто поменял лампу на другую и всё. Также следует обратить внимание на БП - частота преобразования у ИБП должна быть значительно выше звукового диапазона, то 50 кгц и выше, иначе возможно прослушивание писка в наушниках. Да и в целом лучше питать от трансформаторного блока, можно и не стабилизированного, но напряжение должно быть в пределах 12-13 вольт. Как видно на схеме - изначально лампа EF95, её заменили на 6ж1п. Я решил попробовать подобрать аналоги 6ж1п с такой же цоколёвкой, чтобы можно было отслушать и выбрать лампу, которая даст ещё более тёплый ламповый звук:-) В наличии были 6ж38п и 6ж5п, с ними звук хуже. Особенно с 6ж38п. Также существенным недостатком 6ж5п можно считать больший ток накала и сильный нагрев баллона. Так что 6ж1п - самый оптимальный вариант для этого ламповизатора звука. Очень важно! Так как накалы соединены последовательно, то нельзя ставить разные лампы вместе. Может сгореть спираль у лампы с меньшим током накала. Перед первым подключением наушников надо быть предельно внимательным - ведь в схеме отсутствует какая либо защита, если окажется, что лампа имеет замыкание между катодом и анодом или в монтаже есть ошибки, то наушники могут сгореть, так как через них потечёт неограниченный ток блока питания! Также данная схема не может выступать в качестве лампового буфера для большинства УНЧ. Выход данного УНЧ расчитан на включение относительно низкоомного сопротивления порядка 32-600 ом и более того, нагрузка должна обеспечивать протекание анодного тока. Конечно выход можно переделать - поставив вместо наушника по схеме резистор сопротивлением 100-500 ом и подключать дополнительный УНЧ через разделительный конденсатор 100 мкф, но это уже совсем другая история... т.е. схема.
Внешний вид собранного усилителя:
Заключение: чудес не бывает, если у любого радиоэлемента есть оптимальные режимы работы, то при выходе за него, возможно резкое ухудшение характеристик, и лампы тут не исключение. Не стоит ждать качественного и волшебного звука от подобных схем. Интерес они представляют лишь с точки зрения самообразования (в данном случае крайне сомнительно), либо эксперимента - возможна ли работа лампы в таком не типичном режиме работы. Стоит ли собирать эту схему? Не знаю... Я собрал и разбирать не планирую, благо ценного в ней ничего нет для будущих конструкций.
Продолжаю перепечатку схем из журнала "Радиохобби". В этом посте - два телефонных усилителя Б. Каинки.
Первый усилитель выполнен на пентодах V1 и V2 (аналог 6П14П) в однотактном каскаде с режимом класса A. В качестве выходных трансформаторов применены недорогие 5-ваттные сетевые с вторичными обмотками на 18 В (коэффициент трансформации 230:18=12.8:1). 32-омные наушники подключают через трансформаторы, а 600-омные - непосредственно к C4 и C6. Дроссели L1 и L2 увеличивают анодную нагрузку на высших звуковых частотах, компенсируя завал в трансформаторах. В случае использования высокоомных наушников дроссели замыкают перемычками. Перемычки JP1 и JP2 служат для изменения коэффициента усиления (чувствительность 0.6 / 1 В при выходной мощности 1 мВт на 32-омных наушниках). АЧХ линейна от 20 Гц до 45 кГц на низкоомном выходе и до 200 кГц на высокоомном. Относительный уровень собственных шумов -88 дБ.
Блок питания выполнен на 10-ваттном трансформаторе с двумя вторичными обмотками 2x6 В, от которых питаются накалы ламп. Анодное напряжение формируется утроителем на диодах D1-D3.
Ещё один усилитель собран на отечественном прямонакальном пентоде 1П24Б. Этот миниатюрный пентод т.н. штыревой конструкции имеет крутизну 1.5 мА/В, прямонакальный катод 1.2 В/240 мА, рассеивает на аноде до 4 Вт и в данной схеме при анодном напряжении всего 12 В и токе 1.7 мА нагружен непосредственно на 600-омные наушники.
