Источник

Sergei Klimanski

 

Внимание! Схема содержит высокое напряжение — опасное для жизни! Только для профессионалов!

Продолжаю начатую тему токового управления лампами. На форуме дийаудио.ру мне посоветовали попробовать каскод.

 

Хотя первый этаж каскода управляется все также по-старинке — как и каскад с общим катодом — то бишь потенциалом, я все-таки решил попробовать его в выходном каскаде. Особенно — учитывая восхищенные отзывы тех, кто это уже делал :  http://hiend.borda.ru/?1-12-0-00000092-000-0-0-1390756420 . (  Спасибо Виталию Калашникову за ссылочки и идеи, это мне очень помогло ! )  Но для каскода нужен высоковольтный блок питания, что само по себе — задача непростая.  Недавно наконец сделал достаточно ( как мне кажется ) хорошего качества высоковольтный блок питания и работа пошла вперед.

Схема пока только принципиальная, обвязка для снижения помех здесь не показана — ее можно увидеть в конце этой статьи.  Лампа 6Д22С очень хороша в смысле задержки и плавной подачи анодного — после включения напряжение достигает номинального только через 30 — 40 секунд — за это время как правило, успевают прогреться катоды всех ламп нижнего этажа.

И таким образом,  появилась возможность запитать каскодный выходной каскад на очень интересной лампе — 211 — любимице знаменитого Сакумы.   ( На картинке ламочка почему-то получилась лежачей — кликните по ней, и она примет рабочее положение… )

 

Внутреннее сопротивление этой лампы составляет около 3.6 КОм, и выходный трансформатор должен быть минимум 10КОм, а рекомендуют 12 — 13 КОм. Намотать такой выходной трансформатор очень непросто. И решил сделать на этой лампе каскод — в надежде, что пентодный характер ВАХ позволит упростить намотку трансформатора ( в смысле секционирования ) ,  а в качестве нижней лампы каскода использовать другую известную прямонакальную лампу 2А3 и на раскачку им — 4П1Л. Вот что получилось:

Здесь в качестве выходного был использован трансформатор 6К от Аудиоинструмента ( TWB50 ) с сечением 13 кв.см. и индуктивностью первички 45 Генри.  Бас выдает 12 Гц на уровне минус три дБ.  По выским все несколько хуже, но причина ясна — трансформатор намотан с секционированием под триод,  что для каскода не годится. Надо будет перематывать. Но для предварительных экспериментов сойдет.

Вот спектр гармоник при 3 ваттах на выходе — относительно первой — вторая минус 26дБ, третья менее 57 дБ, остальные не видны.

 

Схемка эта выдает 12 ватт звуковой мощности на 8 Омах, доминирует вторая гармоника, на максимальной мощности есть еще третья ( на 15 дБ меньше второй ), остальные ( высшие )  быстро уменьшаются до ничтожных значений. Вот спектр при 12 ваттах на выходе:

 

Выходное сопротивление усилителя ( замерено при 1 ватте на выходе ) составило 22 Ома, что приближает его к пентодным УНЧ.

Послушал я его на широкополоснике 4А32 в ОЯ и понял — “пентодный” выходной каскад на триодах — это очень интересная тема !  Бас и ВЧ просто идеальны, объем есть даже в моно варианте. Слушал  неотрываясь “Петрушку” и “Жар-птицу”  Стравинского”, потом — для контраста — своего земляка Хламкина. Чудесно.

Еще немного цифр. Теоретически мю эквивалентного пентода в каскоде равно произведению мю составляющих триодов — в нашем случае это 3.5 ( 2А3 ) умножить на 12 ( 211 ) получаем 42. Фактически по замеру коэффициент усиления собранного мной каскода по напряжению составил 15, откуда из известной формулы Ку = ( мю * Ra ) / ( Ra + Ri ) можно вычислить Ri эквивалентного пентода ( подставляя в качестве Ra = 6000 ) — получается 11 КОм. Размышляя по аналогии с методикой подбора Ra выходного трансформатора для пентода, когда Ra = 0,1 — 0,2 Ri можно подумать, что для указанной схемы Ra в 6 КОм не является оптимальным.  Поставив вместо 8 Ом нагрузки 4 Ома, я получил таким образом с тем же выходным трансформатором Ra = 3 КОм и сделал замеры. Увы, это не привело к росту выходной мощности и снижению Кг — а как раз напротив.  Тогда тем же методом ( поставив нагрузку 12,7 Ома на выход транформатора ) и увеличив таким образом Ra до 9.5 КОм, получилось, что выходная мощность увеличилась до 20 ватт ! Правда, это при 3.5 Вольтах переменки на входе. С Ra=9,5 KOm первый ватт получается кристально чистым — только вторая гармоника минус 34 дБ от первой — остальных нет вообще ( на уровне минус 60 дБ ). Отсюда вывод — хотя каскод по внутреннему сопротивлению и коэффициенту усиления и приближается к пентоду, но его поведение в УНЧ несколько отличается:

— каскод в отличие от пентода плохо работает на анодную нагрузку Ra меньшее Ri ;

— в спектре гармоник каскода практически отсутствуют высшие гармоники, на максимальной мощность есть только третья.

— в спектре каскода довольно велика вторая гармоника ( около минус 35 дБ от первой  при 1 ватте на выходе )

Последняя особенность не должна каким-то негативным образом сказываться на звучании каскода, потому что как это хорошо известно, особенностью слухового восприятия человека является невосприимчивость к наличию второй гармоники до очень высоких уровней ( по данным разных исследователей, этот порог может быть до 10 — 20 % от уровня первой ).

Общей чертой каскода и пентода ( по измерениям этой работы ) является возможность легко, не заходя в область сеточных токов, получить выходную мощность до 30 % от рассеиваемой на аноде лампы.

Единственным, на мой взгляд, недостатком каскода является необходимость высоковольтного источника питания.

По звучанию схемы.  Слушал на простом щите, основной динамик — 4А32 и + Висатон AL170.   Учитывая несовершенства выходного трансформатора серьезных выводов, к сожалению, сделать нельзя. Из того материала, который я смог к этому времени послушать, по звуковому почерку каскод ( на мое ухо ) пентод уже оставляет позади. Если на малой громкости звучание в чем-то похоже, то по мере поворота рукоятки РГ, звук пентода часто становится немного резким и колючим. Каскод этим не страдает совсем. Теперь нужен хороший выходной трансформатор, намотанный под пентод, его Ra, видимо, все-таки должен быть около 10К.

Оказалось, что такой выходной транс у меня уже есть — мною собственноручно  намотанный под ГУ-13 в пентоде  ( его Ra как раз 10К,  первичка индуктивностью 65 генри, 4800 витков из двух одинаковых секций ,  на железе от ОСУ0.63   http://klimanski.com/?p=2932. )  Вот эти красавцы

 

И скорректированная схема

Если на вход этой схемы подать 3 вольта переменки, то выходная мощность получается 28 ватт при Кг менее 5%, причем доминирует вторая гармоника, а третья на 15 дБ ниже, остальных нет на уровне минус 50 дБ. Картинка спектра очень похожа на приведенную выше для 12 ватт. И  обращаю ваше внимание на то, что рассеиваемая на аноде 211-ой лампы мощность в выбранном режиме покоя — всего 58 ватт ( это при максимальной рассеиваемой мощности на аноде 100 ватт ! ).

Захотелось снизить анодное и выбрать более доступные лампы. Но выбор ограничен линейностью ламп. Если уже с такими высоколинейными лампами как 2А3 и 211 получается 35 дБ второй гармоники, то что будет с обычными кривым лампами как 6П3С ? Ужас будет !  Поэтому я решил начать с замены 2А3 на 6П31С. Вообще ходят слухи о рекордной линейности строчных ламп раскачиваемых по второй сетке.  Надо попробовать ! И собрал для начала вот такое:

Схема играет и звучит очень достойно ! Выходное сопротивление с одновременной раскачкой по первой и второй сеткам — 90 Ом, а вот если качать только по второй — то 104 Ома !  И полоса по частоте очень даже хороша — на уровне -3дБ от 18 Гц до 45 КГц.  Но вот с линейностью пока плохо. По крайней мере хуже, чем у 2А3.  Поэтому нашел в закромах 6П42С и попробую пытать по второй сетке ее.

Вот полная схема блока питания. Да, он получился по размерам довольно громоздкий, но иначе, увы,  избавиться от сетевых  и помех от переключения диодов нет возможности — при таких напряжениях все проблемы с помехами растут в геометрической прогрессии. Но разве поборникам хорошего звука габариты БП — проблема ?

 

О деталях БП.  Дроссели от Аудиоинструмента, сетевик — ТА258, накальные трансформаторы для 6Д22С раздельные. Конденсаторы удвоителя на 20 мкф —  К75-40.

 

Трансформаторы ВЧ фильтров — ферритовые кольца, изолированные пластмассой,  похожие бывают в импульсных БП. Они могут быть самой разной конструкции — но важно, чтобы секции двух одинаковых обмоток были тщательно изолированы — напряжение между ними  может достигать 2 КВ.

Далее, в порядке следования на картинках — проходные конденсаторы — КБП-С на 1600 вольт, конденсаторы сетевого фильтра — Х2 0.47мкф на 275 вольт переменки и конденсатор МКР 50 мкф на 1500 вольт.

 

От электролитов отказался совсем, фильтрация достаточна даже для однотакта — фона нет.   Вот так выглядел макет БП

Для тех, кого заинтресовала тема каскодных усилителей. Можно скачать mrb0561 полезную книжечку Ложникова А.П. и Сонина Е.К. в формате .djvu.

Внимание ! Хочу предупредить,  что каждый читатель, который захочет изготовить устройства из моего блога должен понимать, что любые электрические схемы с питанием от бытовой сети, а особенно в случае напряжений порядка киловольта и более, требуют определенных навыков в работе с электричеством и несут в себе серьезную опасность поражения электрическим током, и поэтому все свои действия с приведенными схемами читатель блога делает на свой страх и риск.   Автор блога не несет ответственности за возможные последствия ( такие как причинение вреда своему здоровью, здоровью окружающих и материальные убытки любого рода ) которые явились результатом применения указанных в блоге схем и советов, в том числе и за использование содержащейся в блоге информации не по назначению.