ТАК BCE-TAKИ, КАКАЯ ЛАМПА НУЖНА И БУДЕТ ЛИ ОНА?
(часть 2)
А.Белканов
В середине 20-х мировой радиопромышленности настоятельно требовалась лампа с высоким
коэффициентом усиления и низкой проходной емкостью, способная работать на радиочастотах. В
лаборатории EMI / Marconi Osram был разработан первый пентод и назывался он DF 51.
В 1932г. российские потребители буквально взмолились перед "Светланой": Разработайте и
выпустите двухсетку с бариевым катодом для питания от сухих элементов. Что и было
выполнено в том же году.
Что же сейчас? Ситуация повторяется с той лишь разницей, что отечественные производители
полностью ориентированы на зарубежный рынок.Внутреннего спроса нет и не предвидится (по их
просвещенному мнению),а тот невеликий ассортимент, который ими выпускаем нынче, итак находит
покупателя. Не у нас, а там , далеко... Все как всегда. Гром пока не грянул.
Помните наше обращение в прошлом номере к отечественным производителям с предложением
сотрудничества? Так вот, следует признаться честно - это оказалось им абсолютно ненужным.
То есть конечно мы встретились с разработчиками на "Светлане", представили свои мыслишки по
модификации существующих и разработке новых, но ... никакой реакции и внимания. А ведь лампы
нужны не только отечественным любителям,они могли бы стать ходким товаром "за бугром" и тем самым
принести немалую прибыль неблестяще чувствующим себя производителям.
Заодно мы выяснили, что специфики применения звуковых ламп разработчики не ведают и видимо,
не желают ведать. Им же хуже!
Итак, что же предлагалось?
1. В СССР была в свое время мощная лампа, не уступающая ничем 300В. Называлась она сначала
МС-3, затем М-457, потом ГМ57 и наконец приобрела вполне бытовую маркировку - УБ180. Прямой
накал, оксидное покрытие катода, Uн=4 В, Iн=2,1 А, мощность на аноде 50 Вт, m = 9 и Ri=1,6 кОм.
Характеристики на Рис.1. Вполне реально было бы перевести лампу на октальный цоколь только
не с гребешковой ножкой*, а с обычным донышком, как у EL34, 5881(6ПЗС-Е), 6550 и др. Причем
цоколь применить от 6550 (с диаметром 43мм), на который можно поставить баллон тоже солидных
размеров. Он вполне подойдет от 6550, либо несколько большей высоты. Чем не альтернатива 300В
российской разработки? Один существенный минус - внутреннее сопротивление вдвое больше,
чем у "трехсотки". Есть над чем подумать...
2.Если вы считаете 300В самой бескомпромиссной лампой всех времен и народов, то это не
совсем верно. В довоенные и послевоенные времена те же английские фирмы - MOV (Marconi Osram
Valve ), GEC (General Electric Company - England), Mullard,Mazda, а также Siemens и Telefunken
выпускали лампы Da, Ed (Siemens),DA30, DA60, DA120, PX 4 (Marcony),PX 25 (Ever Ready) и т.д. по
параметрам и звуку ничуть не хуже, чем 300В.Для справки: после того как трехсотка утратила значок
WE (Western Electric) и стала производиться под маркой головной компании AT&T, назначение
ее было вовсе не для звука. Она уходила на склады Пентагона для ламповых стабилизаторов
напряжения. В звуке за нее работали прекрасные европейские лампы. Так вот, баллоны у них были
прямые, цилиндрические, не похожие на "кобру" трехсотки. Поэтому мы предложили "втащить" 300В в
баллон 6550 с родным октальным цоколем. На нем найдутся лишние ножки для вывода средней точки.
То, что баллон выдержит максимальную мощность анода 45 Вт + тепло накала (5В х 1,2 А = 6 Вт)
сомнений не вызывает. Такой же баллон рязанского триода 572 выдерживает более 100 Вт. Делается
это не ради внешнего вида. Во-первых, при одинаковой цоколевке с 6B4G (6-ти вольтовый аналог 2АЗ),
вышла бы очень неплохая замена на триод более мощный. Вопрос с совместимостью напряжений накала
технических проблем не представляет (погасить лишние 1,6 В балластным резистором). Во-вторых,
появляется возможность более жесткого закрепления в баллоне, применив слюдяные держатели от той
же 6550. В-третьих, втискивать электродную систему в такой баллон куда проще, чем манипулировать
с коброй, хотя прямого отношения к потребительским свойствам это не имеет. А вот дешевле,
следовательно - доступнее из-за упрощения операции, лампа стать вполне может.
3.Наконец, всем известен лучевой тетрод, применяемый для строчной развертки в устаревших
телевизорах - 6П45С. Его аналог Telefunken EL509/6KG6 очень популярен в усилителях.
Кстати, Тим Паравичини (E.A.R. England) опубликовал схему KITa в Sound Practices на EL509 и производит их большим числом под
названием YOSHINO 859 (раскачка выходной лампы происходит по второй сетке). Лампа имеет два
недостатка: 1)подвод опасного анодного напряжения к макушке баллона; 2) цоколь Magnoval,
требующий применения хрупкой и достаточно дефицитной 9-ти штырьковой панельки.
В первую очередь мы предложили убрать анодный вывод вниз, на донышко. Выводы в основании
(очень мощные и жесткие, гораздо лучше по качеству, чем у EL509, обеспечивают высокую жесткость
закрепления электродной системы и минимальное число переходов) перевести на геометрию Octal,
а затем на них посадить все тот же октальный цоколь. Контакт штырей Magnoval и трубчатых штырей
Octal осуществлялся бы пайкой, либо сваркой, при том, что они и так входят друг в друга внатяг.
(см. рис).
Кроме этого предлагалось удалить камерный анод, который снижал динатронный эффект, но попутно
ухудшал линейность лампы. Лампа, очень похожая на 6П45С, но обладающая несомненно более высокой
линейностью, выпускалась под названием 6П42С.По качеству исполнения, среди доступных
советских/российских,она могла бы считаться №1. Рамочные сетки, и первая и вторая, обеспечивают
небывалую симметричность по обеим сторонам катода. При этом они гораздо меньше "микрофонят";
наконец, в триодном включении лампа имеет очень низкое RI-500 Ом при мощной эмиссии катода. То
есть,по нашим понятиям, лампа 6П45С имеет реальные перспективы для работы в звуке.
Думаете это все? Если выбор ламп для входных каскадов достаточно широк (одна 6922 чего только
стоит, скоро обещает появиться ЕСС83 с высоким анодом, точная копия Milliard CV4004 и др.), в
лампах для выходных каскадов тоже недостатка не наблюдается, а вот настоящей драйверной лампы,
как не было, так и нет. Ранее в СССР производились триоды прямого накала УО-104, ТО-143,
ПО119. Характеристики УО-104 и ТО-143 на Рис.2. У нас в редакции даже есть образцы, по которым
было установлено, что лампы прекрасно работают в качестве драйвера. Однако восстановить оснастку
будет нелегко, а то и просто нерентабельно.
Для порядка и экскурса вкратце осветим положение дел с драйверными лампами. Из того, что
производит/производила Россия: 6Н8С (6SN7),6Н23П-ЕВ (6922,6DJ8), 6Н6С (вполне адекватная замена
5687, но "фирма" имеет накал 12,6 В), 6С19П (очень малое усиление m = 2,5), 6С15П /6С45П
(довольно мощные лампы по току, но имеют узкий раскрыв анодной характеристики, то есть полезность
большого m = 50 под большим вопросом). И, наконец, очень привлекателен лучевой тетрод в триодном
включении - 6П41С. Кабы он еще выпускался, то был бы первым кандидатом в "чистые" триоды для
драйвера. На Западе, кроме 5687 и 5842 (точный аналог 6С45П),имеют хождение в качестве драйверных
6FQ7/6CG7, ЕСС80/Е80СС, 6072/12АY7/6Н4П. Бывает дело и до 6N7(6Н7С) доходит. Верно, лампа хорошая,
только любит она работать в "правом" режиме и внутреннее сопротивление Ri=7,5 кОм, при соединении
обоих триодов в один, все таки велико для идеальной драйверной лампы.
Так или иначе, все перечисленные лампы в "чистые" драйверы не годятся, не ставить же вместо
них УО186 или 6С4С, в самом деле! Справедливости ради, стоит упомянуть лампу 6BX7-GT, весьма точно
соответствующую требованиям драйверной лампы.Применялась она в усилителях кадровой развертки ,
имела обычное октальное оформление и два триода в одном баллоне, что для двухтактного усилителя
только плюс. Может где-нибудь в древних фирменных телевизорах ее и можно откопать. Только, кто же
будет держать такой TV, сейчас все больше Samsung да Sony, а они, как известно, сделаны из единого куска
кремния. А пока что, буржуям ничего не остается, как использовать лучевые тетроды и пентоды в
триодном (и в штатном тоже) включении. Nobu Shishido в своем экзотическом усилителе WAVAC 805 на вестерновских триодах 805 использует в
качестве драйверов 6L6, Golden Tube - EL34,для раскачки 300В. Самый убойный вариант драйвера -
300В, правда "трехсотка" и раскачивает не менее достойную - 845 (Marantz Project T1).
Вот тогда наше внимание привлекли новые лампы, производимые на "Светлане" - EL34 и 6L6.
Что если заставить их работать триодами, причем не "псевдо", когда вторая сетка подключена на анод,
а настоящими, 3-х электродными лампами? Для этого требуется удалить экранные сетки и
лучеобразующие пластины. Просто их оборвать и не подключать вовсе нельзя, так как наведенный на
них заряд (причем переменный от величины тока анода и потенциала на нем)будет вносить
непрогнозируемое влияние в работу триодной системы.Лампа EL34 внешне выглядит предпочтительнее,
так как имеет эффективную поверхность анода большую, сравнении с 6L6, и катод ее имеет
гораздо большие размеры, чем у "классика" американской ламповой промышленности. Такое сочетание
способно обладать низким внутренним сопротивлением и высокой эмиссией на пиковых сигналах. Не
следует забывать, что и мощность на аноде у EL34 все таки на 3 - 5 Вт выше, чем у 6L6, а в штатном
(пентодном) режиме, максимальное значение напряжения на аноде 800 В (чемпион среди бытовых ламп).
С таким напряжением Ua без проблем можно получить 400 В р-р. Этого достаточно, чтобы
раскачать любую доступную лампу,будь то ГМ70, 211 либо 845 и SV572-3. Конечно, у ныне издаваемой
EL34 проблемы есть, и перед тем, как пытаться сделать ее триодом, невредно заранее их предвидеть.
Скорее всего они проявятся в виде большой емкости Сс-к и Сс-а (входная и проходная емкости),
прежде всего из-за больших размеров катода и эффективной площади анода. Расстояние от анода до
сетки велико, что даст при той же густоте сетки небольшой коэффициент усиления, а он нужен порядка
8-12. При высокой конструкции электродной системы, а она гораздо выше, чем у 6L6, появится особая
забота с жестким закреплением внутри баллона.Однако, при указанных уровнях сигнала, "микрофонить"
такая конструкция вряд ли будет, по крайней мере, уровень паразитной модуляции будет весьма мал.
В качестве прототипа была предложена ЕС360 производства еще восточногерманской фирмы WF, но
та едва имеет m = 3 и низкое допустимое напряжение на аноде. Хотя при этом Ri = 350 - 400 Ом
(лучшего и желать не надо).
Что в итоге? Из всех наших рассуждений и споров родилось вполне конкретное представление о
драйверной лампе, которая могла бы много шуму наделать на международном рынке,да и на нашем
пригодилась бы несомненно.
Чем мы руководствовались при составлении требований?
1.Лампа должна иметь широкий раскрыв по сеточным напряжениям.Это обеспечит большую перегрузочную
способность по входу каскада, а вместе с этим всего усилителя. Лампы, имеющие глубокую (в смысле
возможности подачи на сетку больших амплитуд) характеристику, при сохранении параллельности линий
la-Da,являются наиболее линейными.
2.Внутреннее сопротивление Ri должно быть как можно ниже (предпочтительно 0,8 - 1 кОм) до
1,5 кОм (max), чтобы исключить проблемы согласования с последующим каскадом Если принять
сопротивление анодной нагрузки большим в 4 раза, чем Ri = 1 кОм (к примеру), то Ra = 4 кОм.
Межкаскадный трансформатор, все чаще применяемый в последнее время в высококачественной технике,
может быть реализован без особых проблем. Чем меньше Ri и больше Ra, тем большую амплитуду
выходного напряжения можно получить, при данном напряжении питания.
З.Лампа должна уверенно работать не только на емкостную нагрузку следующего каскада (наихудший
случай 200 пФ), но также с сеточным током выходной лампы. У модуляторных ламп 845,211, SV811-10,
SV572-10 при глубокой раскачке, т.е. при потенциале сетки больше нуля (относительно катода,
естественно) появляется сеточный ток. При значениях выходных мощностей однотактных усилителей в
районе 30 Вт, сеточный ток для всех перечисленных типов не превышает 20 мА. Следовательно,
максимальный ток, отдаваемый в нагрузку будет около 35 мА**.
Из сказанного вытекают следующие параметры:
1. Усиление 10 -12. Нижний предел - 8.
2. Внутреннее сопротивление Ri = 0,8 -1,5 кОм, соответственно крутизна S = 8 -12 мА/В.
3. Максимальное напряжение на аноде Ua (max) = 600 В. (min 450 В)
4. Мощность на аноде Pa (max) = 12-15 Вт (min 10 Вт).
5. Катод косвенного накала, U = 6,3 В.
6. Цоколь октальный. Цоколевка должна совпадать с EL34/6L6 и др.
7. Режим измерений (рабочий режим):Ua = 250 - 300 В; Uc1 = -20 В; Ia =35- 50 mА.
8. Желаемая емкость CC-A = 6 - 7пФ.
На рис.3 представлены смоделированные анодные характеристики требуемой лампы.
Теперь можно без лишней патетики закончить: На мировом рынке нет драйверной лампы!
И все склоняется к тому, что ее и не будет, по крайней мере, в России.Если умницы-разработчики
еще не перевелись, то руководителей производств, способных оживить былую славу российских мозгов,
нет, по определению. Работа наших предприятий на американцев (что сейчас и происходит с двумя
ведущими заводами - "Светланой" и "Рефлектором") обязывает не рассуждать. Аминь!
P.S. Краткий перевод обращения к производителям, опубликованного в американских журналах:
"...Другие недостатки триода 300В следующие: дурацкий, по современным понятиям, 4-штырьковый
цоколь, нестандартное питание накала 5 В и слишком малое усиление, что затрудняет раскачку лампы
с малыми искажениями, пока не применишь дорогостоящий межкаскадный трансформатор.
На смену ушедшим WE300B разработайте триод с малым усилением для работы в выходных каскадах
усилителей массового рынка. Он должен иметь октальный цоколь,мощность рассеяния на аноде 50 Вт,
максимальное напряжение анода 600 В, косвенный накал с питанием 6,3 В,усиление порядка 8,
внутреннее сопротивление около 700 Ом и цоколевку, совместимую с 6550/КТ88.
Такая лампа может быть использована для модификации усилителей,применяющих 6550/КТ88 в
ультралинейном включении. Просто установил новую лампу, триод, без каких-либо перепаек и
переделок. Потенциальный рынок для такой лампы огромен и нужность ее трудно переоценить...".
Ed Warden. Lynchburg, VA, US. Журнал Sound Practices, №3/93.
* Ножкой называется трубка, в которую введены электроды, затем выводимые на цоколь, иштенгель, через который ведется откачка вакуума. Благодаря такой технологии (гляньте на старую 6ПЗС), в лампе много переходов с одного проводника на другой и жесткость закрепления электродной системы в колбе оставляет желать лучшего.
** К определению анодного тока драйвера, работающего на входную емкость выходного каскада.
Требуемый ток удобно рассчитать через скорость нарастания сигнала. В свое время (1977 г.)
Walter Jung определил требования, при выполнении которых,у каскада не возникает проблем с
искажениями, вызванными ограничением скорости нарастания (S.R. - Slew Rate).
При верхней частоте Fв = 20 кГц и Еампл =100В(+/- 50В), S.R.= 12,56 v/mS.
По условию Junga, скорость нарастания должна быть выше в 5 раз, следовательно требуемое
значение S.R. = 62,8v/mS. Вместе с тем S.R. равен току заряда поделенному на значение заряжаемой
емкости, т.е. S.R. =i/С, откуда требуемый ток: i = S.R./C.
Для наших условий, при С = 200 пФ (динамическая входная емкость) и S.R.= 62,8 v / U.S,
i = 12,56 мА. Это означает, что кроме сеточного тока выходной лампы (около 20 мА ), каскад
драйвера должен иметь запас по току, как минимум, еще 13 мА. Итого - 33 мА. Данная величина и
определяет требуемый ток покоя драйверной лампы.
Список литературы,которая не помешает.
В.Ф.Власов. Электровакуумные приборы. Связьиздат. Москва. 1949г.
Г.С.Цыкин. Трансформаторы низкой частоты. Расчет
и конструирование. Связьиздат. Москва. 1937г.
С.Н.Кризе. Усилители низкой частоты. Связьиздат.
Москва. 1948 г.
Р.Лэнди, Д.Дэвис и А.Альбрехт.Справочник радиоинженера.
Госэнергоиздат. М-Л. 1961 г. Трансформаторы усилительной и измерительной
аппаратуры. В.К.Кузнецов, Б.Г.Оркин, Ю.С.Русин. Энергия. Ленинград. 1969г.
А.М.Бройде, Ф.И.Тарасов. Справочник по электровакуумным
и полупроводниковым приборам. Госэнергоиздат, серия МРБ. Ростовское книжное
издательство. 1962 г. А.М.Бонч-Бруевич. Применение электронных ламп в
экспериментальной физике.Изд. 3-е. Госиздат технико-теоретической литературы.
Москва. 1965 г.
Приемно-усилительные лампы повышенной надежности. Справочник."Советское Радио". Москва. 1962 г.
Электровакуумные приборы.Справочник. Госэнергоиздат. М-Л. 1956 г.
Ю.А.Кацман. Электронные лампы. "Высшая школа". Москва.
1979 г.
Б.Б.Гурфинкель. Приемно-усилительные электронные
лампы. Госэнергоиздат. М-Л. 1949 г.
Г.С.Векслер. Электропитание спецаппаратуры (звуковой).
"Вищашкола". Киев. 1975 г.
Цыкин Г.С. Усилительные устройства. - Москва, "Связь",
1971 г.
Каталог электронных ламп.Брудна. Й.Поустка. Госиздат
тех. лит. Прага. 1957 г.
Кроме указанных здесь источников, естественно, и те, что приведены в статьях NN 1 и 2 "Вестника".
В серии МРБ издательства "Энергия" только что, в 1997 году вышла книжка Г.С.Гендина -
"Высококачественные ламповые усилители звуковой частоты". Рекомендуем!