Однотактный «Magnum»

David A.Wolze. VTV N 2/95

Данная статья является первой, где представлена полная принципиальная схема в нашем журнале. Хотя в ней не показана точная последовательность конструирования, зато некоторые идеи покажутся весьма ценными для опытных любителей и профессиональных разработчиков.
Тех. редактор VTV — John Atwood

При том, что однотактники действительно звучат здорово, большинство из них маломощны и к тому же дороги. Часто в них используются прямонакальные триоды, которые не дешевы, имеют малый ресурс и нестандартный цоколь. Чтобы как-то подавить фон катода/накала, нить накала требуется запитывать от постоянного тока. Однако другой замены им нет, так как производители ламп в 30-е годы принялись за производство лучевых тетродов, оставив триоды служить звуку. Когда же случилось однотактное помешательство и возникла потребность в выходных лампах с высокой линейностью, нам ничего не осталось, как использовать лампы с технологией из 20-х.

Вызов традициям

Мне захотелось спроектировать однотактник, который бы обладал высокой мощностью, хорошо звучал и при этом был прост и не дорог. Подобные цели я ставлю при разработке на своей основной работе; по специальности я инженер электронщик. Потому привычка эта стала второй натурой, когда мудрю и хоббирую над схемами дома. Конечно, чтобы работа над проектом разрешилась удачей, не обошлось без пары трюков. Так ведь они и являются неотъемлемой частью инженерии, иначе меня можно было бы заменить машиной!!!

Переделка трансформатора

Сперва потребовалось переделать недорогой двухтактный трансформатор, чтобы он смог работать без насыщения, как однотактный. Ну не насмешка ли это — когда нужен действительно здоровенный транс для серьезной однотактной машины, то приличных размеров железо удается отыскать только среди двухтактных?? WHERE’S THE BEEF?* Если кто-нибудь решит получить большую мощность от своего SE усилителя, ему придется разгромить PP усилитель.

Для этой цели мне подошел выходной трансформатор, что в свое время делала фирма Hammond, его тип 1650 W. Нормированный на 280 ватт в двухтакте, он имеет сопротивление первичной обмотки 1,9 кОм. И только такой огромный кусок железа стал пропуском в область большой однотактной мощности. По слухам, эти трансформаторы применялись одним знаменитым производителем басовых усилителей. Хм, н-да...

Транс этот, само собой двухтактный, собран на стандартном Ш-железе, набранном вперекрышку**. Чтобы превратить этот трансформатор в однотактный, необходимо в каждое звено магнитной цепи ввести магнитный зазор. Если кто возьмется делать SE транс из готовых «Е» и «I» пластин, то нужно лишь забить в одну сторону каркаса «Е» пластины, а с другой накрыть их набором «I», предварительно подложив полоску немагнитного материала.

Нелегкая это работа — аккуратно разобрать сердечник трансформатора, а я и не стал этого делать — зазор может быть получен с помощью ножовки по металлу. Вероятно, лучше эту операцию проделать в слесарной мастерской. Откиньте крышки с обеих сторон и стяните сердечник болтами вновь, чтобы избежать расщепления пластин при распиловке. Сделайте два пропила, по одному с каждой стороны катушки, как показано на рисунке. Металл достаточно мягкий, но его столько-о-о. На два пропила у меня ушло три часа беспрерывного вжиканья ножовкой. Получившийся транс затем был проверен на малом сигнале. Полоса снизу была 10 Гц по –3 дБ. Я решил, что на полной мощности она подскочит герц до 30 — вполне нормально. Сверху полоса стала гораздо шире, так как уменьшенная индуктивность привела к подъему резонанса еще выше по частоте. (Второй резонанс был за 200 кГц).

Экзерсисы с лампами для строчной развертки

Вторая хитрость заключалась в использовании TV тетродов в новом включении. В свое время мне пришлось с ними поработать. Сконструированные как передающие тетроды в миниатюре, эти крепкие штуки представляют вершину ламповых технологий — 60-е годы. Их качественные материалы и прецизионная конструкция легко обходят прямонакальные триоды 20-х. Никому не удастся разубедить меня в этом. В самом деле, на последней распродаже ламп в списке компании Antique Electronics за строчные лампы 21GY5 была указана неимоверно высокая цена — целых 50 центов!!!*** А две последних новости лишь усилили мое желание использовать строчные тетроды в моем проекте «Magnum».

Первая новость: Svetlana появилась на американском рынке с действительно достойным эквивалентом. EL509/6KG6 и другие из этой линейки тоже подходят для моего проекта, но все они не столь мощны, как 6П45С, так что будьте внимательны.

Новость вторая: Тим де Паравичини раньше опубликовал схему своего усилителя с раскачкой по второй сетке EL509****. Эта изящная идея работает только на тетродах строчной развертки. При этом, не только звук становится лучше против пентодов, но и схема раскачки сокращается вдвое. Вся красота этой идеи раскачки выходной лампы по второй сетке в том, что сетки в строчной лампе расположены очень близко друг к другу. И то, что раньше рассматривалось, как недостаток для применения в звуке, обернулось достоинством!!! Теперь низкое остаточное напряжение и мощная конструкция сочетаются с высокой линейностью. Ни одна лампа не выстоит против TV тетрода, когда раскачивается по второй сетке!!!

Включение лампы весьма простое. Управляющая (первая) сетка подключается к катоду через резистор 10 кОм, экранирующая (вторая) сетка напрямую соединена с катодным повторителем. При этом она работает как управляющая сетка в триоде с малым усилением. Внутреннее сопротивление лампы около 2 кОм и при искажениях 1,3 % на нагрузке в 1,9 кОм можно выжать 12 Вт. На аноде должно быть 300 вольт, ток катода в районе 150 mA.

Строительство усилителя

Шасси, ламповые панельки, переменные резисторы, выходные клеммы, трансформаторы и прочее можно заказать в компании Antique Electronic Supply. Я использовал два шасси 8ґ12 дюймов для собственно усилителя и 10ґ17 дюймов для блока питания. Желательно бы закрыть все это хозяйство защитными кожухами, чтобы обезопасить любопытных детей и домашнее зверье. Лампы поставляются Svetlana Electron Devices. Для установки мелких элементов под шасси я использовал старую печатную плату, на которой установил лепестки, чтобы с их помощью соединить детали между собой. Панельки установлены прямо на шасси, а провода от них распаяны на лепестки. Затем плата с элементами приклеена к шасси силиконовым клеем.

Усилителям с большой мощностью требуется коэффициент демпфирования не меньше 10, чтобы лучше управлять длинноходными динамиками. С этой целью я добавил петлю общей ОС глубиной около 15 дБ (смотри схему).

Обмеры усилителя

Как только последний винт был завернут, потенциометр смещения был выведен на максимум отрицательного смещения — анодное подано через автотрансформатор. Когда убедился, что дым не валит, потенциометром смещения добился примерно 500 mV на каждом катодном резисторе 4,3 Ом. Это соответствовало току, текущему через трансформатор примерно 470 mA. Затем к усилителю были подключены генератор Heath IG-18, ламповый измеритель искажений H-P 330 В и совместно с наблюдением всех картинок на осциллоскопе была получена следующая цифирь:
Eb (анодное напряжение): 330 V (смотри схему предлагаемого источника питания). Ib (потребление тока по шине +330 V): 600 mA (общее, включая схему раскачки);
Vout при ограничении — 65 Vp-p на нагрузке 8 Ом (68 w RMS);
Искажения на 50 w — 1,5 % (главным образом 2-я гарм.);
8 w — 0,4 % (то же самое);
0,5 w — 0,5 % (обусловлены пульсациями и шумом);
Полоса мощности — 30 Гц – 20 кГц (по уровню — 3 дБ);
Частотный диапазон на 8 w — 20 Гц – 50 кГц (+/– 0,5 дБ);
на 1 w — 10 Гц – 100 кГц (+/– 0,5 дБ).
Реакция на прямоугольный сигнал — без выбросов; небольшой звон
в 5 периодов частотой 200 кГц, амплитуда звона около 2 %.
Мощность при этом была 30 w, частота меандра 1 кГц.

Прослушивание

Для оценки звучания моего SE «Magnum» проведено было три сессии. Первую я устроил для самого себя. Впервые мною был услышан действительно приличный бас от однотактника. А изящество и привлекательность верхнего регистра позволили мне узнать, как, оказывается, может звучать однотактный усилитель.

Вторая сессия произошла, когда я притащил все три тяжеленные махины в редакцию Vacuum Tube Valley, чтобы вся команда журнала дала критическую оценку моему детищу. Публика была изрядно впечатлена Magnum’ом. Твердый, устойчивый бас, наряду с выдающейся детальностью середины и верха, доставил удовольствие всем присутствовавшим. Испытания длились три часа. Акустика в тот раз была Klipsh Chorus 1.

Наконец, усилитель озвучивал большую вечеринку на открытом воздухе. И не пытайтесь это делать со своим 8-ваттным дохликом!!! В ящик из-под DBX Soundfield IV были установлены JBL D-140 (бас), четыре головки 125 Hex ETON (середина), а пищалью служила ленточная головка Philips AD216008 с частотой раздела 5 кГц. Везде были фильтры первого порядка. Усилитель отыграл весь жаркий день и далеко за полночь. Публика решила, что это была какая-нибудь профессиональная машина. Слушали Гершвина и диско на оглушающей громкости, усилитель каждый раз без усилий воспроизводил.

P.S. редактора «Вестника».
    Сама затея мне очень приглянулась, даже несмотря на лихой стиль письма D. Wolze, что поначалу породило сомнения в безупречности реализуемого проекта. Кромсать ножовкой сердечник трансформатора и оставить на нем одинаковые швы (требуется их абсолютное равенство), потом утверждать, что благодаря снижению индуктивности первички второй резонанс уехал за 200 кГц — это знаете ли... К тому же родом эта оригинальная затея с раскачкой по второй сетке где-то из 30-х. Во всех мало-мальски серьезных справочниках приведены характеристики анодного тока при изменении напряжения по второй сетке (семейство характеристик), кстати и в наших отраслевых справочниках эти характеристики присутствуют. Для 6П3С-Е, например. А вот поведение лампы при этом остается тетродным, что понятно хотя бы из характеристик, не вдаваясь в теорию работы самой лампы. По этому вопросу в свое время крепко проехались в GA и окончательно выяснили, что это тот же тетрод, хотя линейность его значительно выше обычного включения.

Как бы то ни было, но затея имеет право на жизнь; у нас у самих появились соображения на этот счет. Вкратце поделимся: каскадов раскачки нужно все-таки два, зато будет уверенность в приличном headroom (для триода с таким большим усилением m = 75 и током анода в 1,2 mA вряд ли можно добиться хотя бы 6 дБ, то есть двойной перегрузки). Обеспечить столь солидное потребление тока (max — 100 mA) по вторым сеткам четырьмя лампами одним пентодом не удается, вот и пришлось тратить второй пентод. Куда девать оставшийся триод во втором баллоне? Вот автор и нашел ему применение: включил параллельно первому. Тогда сигнал совершенно неоправданно то раздваивается, то вновь сводится в единую цепь. Ни к чему доброму, с точки зрения качества звука, это не приведет. Во втором каскаде уместно было бы использовать m-повторитель, где нижняя лампа могла быть, к примеру, 4П1Л, включенная триодом. Усиление ее — 10–12. Если по входу поставить 6С2С (где-то около 10 реального усиления), а на второй этаж m-повторителя 6П14П, то эта штука, по нашему мнению, сможет запеть гораздо лучше. Чтобы не быть голословными, мы сами попробуем реализовать предложенное решение хотя бы на паре 6П42С/6П45С, а потом сообщим, что из этого дела выгорело. Еще раз заявляем, что в идее D. Wolze определенно есть здравое зерно, да и решил он поставленную задачу по-своему изящно. Если кого-либо эта схема не оставит равнодушным и он получит положительный результат, пусть даст знать, а мы сообщим об этом факте остальным нерешительным. — Ред.

P.P.S. Вместо 6ВМ8/ECL82 годится наша 6Ф3П, она является аналогом 1:1 и нынче поставляется за рубеж под таким именем.

* Английская пословица, суть примерно следующая: «Был ли смысл копья ломать?» Может быть кто-то подскажет более изящный перевод. — Ред.
    ** Весь англоговорящий мир использует для обозначения Ш-набора термин, «EI». Ну нет у них буквы Ш в алфавите. Как увидим в данном случае, такое обозначение более удобно. — Ред.
    *** На самом деле цена, конечно, копеечная. Автор подобным образом выражает удивление низкой ценой. Американский юмор. — Ред.
    **** Смотри в Life in a Vacuum.