Классический усилитель на 6Ф12П+6П43П. Работа над ошибками.



Добрый день, уважаемые радиолюбители.

Не так давно я рассказывал Вам о простой схеме лампового усилителя с предварительным усилителем на 6Ф12П и выходным каскадом на 6П43П в пентодном включении. Подробнее о данном усилителе Вы можете почитать по ссылке тут.

Данный усилитель обладал вполне неплохими характеристиками, но его звучание мне не совсем нравилось (виной тому высокий уровень нечётных гармоник, в частности 3-ей). К тому же он обладал чрезмерно высокой чувствительностью... Таким образом эксперименты с данным усилителем были продолжены. Итак, схема электрическая принципиальная модернизированного варианта данного усилителя показана на схеме ниже. Разберёмся кратко как он работает.

Принципиальная схема.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

Сигнал с выхода Вашего аудиоустройства, через разделительный конденсатор С1 и антипаразитный резистор R2 поступает на вход предварительного усилителя напряжения, выполненного на левом (по схеме) триоде радиолампы Ла1 [1] по схеме с общим катодом.

Нагрузкой предварительного усилителя напряжения является резистор R5.

С выхода предварительного усилителя усиленный сигнал поступает на вход фазоинвертора с разделённой нагрузкой, выполненного на правом (по схеме) триоде радиолампы Ла1 [1, 2]. Нагрузкой фазоинвертора со стороны анода являются резисторы R8, R9, а со стороны катода резистор R10.

С выхода фазоинвертора пара противофазных сигналов, через разделительные конденсаторы С7, С8 поступает на вход выходного каскада, реализованного на пентодах Ла2, Ла3 [3], включенных в пентодном включении с автоматическим смещением.

Нагрузкой выходного каскада усилителя служит трансформатор Tr1 с подключённой ко вторичной обмотке акустической системой.

Резистор R7, конденсаторы С2, С3 – дополнительный фильтр питания предварительного усилителя напряжения.

Резистор R11, конденсаторы С5, С6 – дополнительный фильтр питания фазоинверсного каскада усилителя.

Конденсаторы С11, С12 – дополнительный фильтр питания выходного каскада усилителя. Данные конденсаторы необходимо установить как можно ближе к точке соединения плюса источника питания и средней точки первичной обмотки выходного трансформатора.

Резистор R16 – резистор общей отрицательной обратной связи охватывающей усилитель полностью.

Настройка усилителя не представляет сложности. После включения усилителя необходимо дать усилителю прогреться 3-5 минут, после чего необходимо подстройкой резистора R3 выставить напряжение на аноде Ла1.1 равное 120 Вольт, а резисторами R14, R15 токи покоя радиоламп Ла2, Ла3 равные 30 мА. На этом настройку по постоянному току можно считать законченной.

Настройка по переменному току производится резистором R8 по минимуму искажений на выходе усилителя любым известным способом. После настройки усилителя по переменному току настройку усилителя можно считать законченной.

Если при подключении резистора обратной связи R16 усилитель возбуждается либо повышается выходная мощность, значит вместо отрицательной обратной связи у нас получилась положительная. В этом случае необходимо поменять местами концы первичной либо вторичной обмотки трансформатора.

Изначально на вторых сетках ламп выходного каскада было установлено напряжение аналогичное исходному усилителю т.е. 150 Вольт.

После настройки усилителя и проработки в течение 50-ти часов с целью проконтролировать стабильность параметров было произведено измерение основных параметров усилителя.

На скрине ниже показана АЧХ спроектированного усилителя при номинальной выходной мощности равной 6Вт.

АЧХ.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По скрину видно, что полоса пропускания усилителя по уровню -3 дБ грубо равна от 10 Гц до 32-33 кГц. Замерить АЧХ в большую сторону не позволяют параметры звуковой карты установленной в ПК.

На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при номинальной выходной мощности равной 6 Вт.

Спектр.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 1.16%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей грубо равен -42 дБ.

На скрине далее показан спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.

Спектр.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.65%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей, грубо равен -48 дБ.

После превышения номинальной выходной мощности равной 6 Вт усилитель начинает плавно входить в ограничение (клиппинг). В таком режиме усилитель способен развивать на выходе мощность равную 12 Вт. Спектр сигнала в таком режиме работы представлен на скрине далее.

Спектр.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 5.2%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей грубо равен -29 дБ.

По произведённым измерениям видно, что возрос суммарный коэффициент гармоник на выходе усилителя. Наиболее сильно это видно по уровню нечётных гармоник, особенно 3-ей. Связано это с тем, что в данном варианте усилителя не происходит частичной компенсации искажений выходного каскада искажениями предварительного усилителя, как это было в исходном варианте усилителя. Это косвенно подтверждается тем, что при изменении режима предварительного усилителя уровень нечётных гармоник не изменяется т.е. основным источником данных гармоник является выходной каскад усилителя.

После измерения основных параметров усилителя было произведено контрольное прослушивание.

Усилитель на выходе даёт нейтральное звучание, хотя и несколько транзисторное, НЧ отыгрываются хорошо, но чрезмерно подбашивают как в бочке, инструменты в верхней части звукового диапазона прослушиваются хорошо. В целом звучание данного усилителя схоже со звучанием исходного варианта усилителя.

В подборке видео ниже показана работа макета усилителя во время проведения испытаний.


Несколько видео с испытаний усилителя



Не стоит судить о качестве воспроизведения по данным видеозаписям т.к. микрофон фотоаппарата обладает посредственным качеством + ужасная акустика помещения со множеством эхо (по видео это прекрасно видно). Видео предназначено исключительно для демонстрационных целей.

После измерения основных параметров усилителя и контрольного прослушивания был произведён поиск более линейного режима для выходного каскада усилителя. В результате экспериментов такой режим был найден. Отличается он только напряжением вторых сеток выходного каскада усилителя. В конечном варианте напряжение вторых сеток равно +200...220 Вольт. Именно этот вариант усилителя и показан на исходной схеме в данной статье.

Настройка данного варианта усилителя аналогична настройке исходного усилителя.

После настройки усилителя было произведено измерение основных параметров усилителя.

АЧХ усилителя повторно не привожу т.к. оно не изменилось.

На скрине ниже показан спектр сигнала на выходе усилителя при номинальной выходной мощности равной 12 Вт.

Спектр.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.67%, а уровень самой высокой гармоники 2-ой грубо равен -50 дБ.

На скрине далее показан спектр сигнала на выходе усилителя при половинной выходной мощности.

Спектр.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.25%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей (и примерно такой же 2-ой), грубо равен -61 дБ.

На скрине далее показан спектр сигнала на выходе усилителя при четверти выходной мощности.

Спектр.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.13%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей, грубо равен -65 дБ.

После превышения номинальной выходной мощности равной 12 Вт усилитель начинает плавно входить в ограничение (клиппинг). В таком режиме усилитель способен развивать на выходе мощность равную 18 Вт. Спектр сигнала в таком режиме работы представлен на скрине далее.

Спектр.
Кликните на фото для увеличения. Фото откроется в новом окне

По скрину видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 2.6%, а уровень самой высокой гармоники 3-ей грубо равен -31 дБ. Так же на спектре можно увидеть гармонику на частоте 500 Гц + интермодуляционные искажения с основным тоном. Данная гармоника появляется при превышении выходной мощности 14-15 Вт и связана с ненормальной работой газовых стабилитронов на пределе своих возможностей.

При максимальной выходной мощности потребляемый вторыми сетками ток возрастает и, как следствие, увеличивается падение напряжения на гасящем резисторе параметрического стабилизатора напряжения вторых сеток ламп выходного каскада. Остаточного напряжения при этом недостаточно для поддержания разряда в газовых стабилитронах - разряд гаснет. При усилении другой полуволны ток вторых сеток падает - стабилитрон вновь зажигается.

Как известно, газовые стабилитроны обладают широкой петлёй гистерезиса между напряжением возникновения, поддержания и исчезновения разряда. Благодаря этому в совокупности с параллельно включённым шунтирующим конденсатором возникает режим прерывистой генерации на пиках сигнала. Замена газовых стабилитронов на стабилизатор на основе полевого транзистора и полупроводнгиковых стабилитронов решило данную проблему.

По произведённым измерениям видно, что суммарный коэффициент гармоник на выходе усилителя значительно уменьшился. Наиболее сильно это видно по уровню нечётных гармоник, особенно 3-ей. Кроме того возросла выходная мощность усилителя.

После измерения основных параметров усилителя было произведено контрольное прослушивание.

Усилитель на выходе даёт так же нейтральное звучание, НЧ отыгрываются хорошо (без подбубнивания, приглушения и подбашивания), инструменты в верхней части звукового диапазона прослушиваются чётко. В целом звучание данного усилителя мне понравилось больше всего.

Чувствительность усилителя при номинальной выходной мощности около 0.5-0.6 Вольт.

В подборке видео ниже показана работа макета усилителя во время проведения испытаний.


Несколько видео с испытаний усилителя



Не стоит судить о качестве воспроизведения по данным видеозаписям т.к. микрофон фотоаппарата обладает посредственным качеством + ужасная акустика помещения со множеством эхо (по видео это прекрасно видно). Видео предназначено исключительно для демонстрационных целей.

Все интересующие вопросы по этой и ранее опубликованным конструкциям пишите на майл: Sobiratel_sxem@mail.ru . На этом на сегодня всё, с уважением, Андрей Савченко.


Список использованной литературы


1. Параметры 6Н3П
2. Н. Трошкин. Фазоинверторы, журнал Class A, Апрель 1997 г, стр. 16-21
3. Параметры 6П43П



Поиск по сайту