Ламповый усилитель, имеющий специфическую конфигурацию с четырьмя лампами.

grat · October 19

ЛАМПОВЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ СПЕЦИФИЧЕСКУЮ КОНФИГУРАЦИЮ С ЧЕТЫРЬМЯ ЛАМПАМИ

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ФИГ. 1 представляет собой схему соединений предпочтительного варианта осуществления лампового усилителя согласно настоящему изобретению. Схема источника питания показана в нижней части ФИГ. 1 и включает в себя силовой трансформатор TF2, диоды D3–D10, электролитические конденсаторы C6–C14, дроссель фильтра TF3 и резисторы R20–R28. Данной структурой обеспечивается подача постоянного тока с напряжением, указанным на рисунке, и переменного тока для подогревателя. Конкретно, это напряжение подается в те части, которые обозначены стрелками в усилителе и отмечены теми же значениями напряжения питания, что и на схеме источника питания.

Справочный цифровой знак 10 обозначает входную клемму, на которую подается выходной сигнал от воспроизводящего устройства, такого как CD-проигрыватель, магнитофонная дека или аналогичное устройство. Концевой вывод входной клеммы 10 соединен с выводом переменного резистора R17, тогда как другой концевой вывод входной клеммы 10 соединен с линией заземления GL. Также другой вывод переменного резистора R17 соединен с линией заземления GL. Обратите внимание, что линия заземления GL в данном варианте осуществления установлена не на 0 В, а находится под отрицательным высоким напряжением -210 В, как показано на рисунке. Переменный резистор R17 имеет подвижный вывод, соединенный с сеткой вакуумной лампы K2, и эта сетка соединена с линией заземления GL через резистор R18. Вакуумная лампа K2 имеет катод, соединенный с линией заземления GL через резистор R19, а также имеет анод, который напрямую соединен с сеткой вакуумной лампы K1 и одновременно соединен с катодом лампы K1 через резистор R15. Вакуумная лампа K1 имеет анод, на который подается напряжение +80 В. Катод вакуумной лампы K1 напрямую соединен с сеткой вакуумной лампы K3. Вакуумная лампа K3 имеет анод, на который подается напряжение +225 В, и катод, на который через резистор R16 подается напряжение -250 В. Вакуумная лампа K3 имеет катод, напрямую соединенный с сеткой другой вакуумной лампы K4, а анод соединен с выводом первой обмотки выходного трансформатора TF1. На другой вывод первой обмотки выходного трансформатора TF1 подается напряжение +305 В. Вакуумная лампа K4 имеет подогреватель, на который подается напряжение питания подогревателя, обозначенное как H0V и H5V.

Хотя вышеупомянутое напряжение питания подогревателя, обозначенное как H0V и H5V, представляет собой напряжение постоянного тока 5 В, как показано в самой нижней части ФИГ. 1, резисторы R27 и R28 соединены друг с другом последовательно, а средняя точка между ними соединена с линией 0 В, и, следовательно, подогреватель вакуумной лампы K4 фактически установлен на напряжение, близкое к 0 В, в зависимости от соотношения с анодным напряжением вакуумной лампы K4. Выходной трансформатор TF1 имеет вторую обмотку, соединенную с громкоговорителем (не показан), а другой ее вывод соединен с линией заземления GL.

Поскольку секция усилителя, показанная в верхней половине ФИГ. 1, используется для одного единственного канала, в случае стереосистемы необходимо подготовить еще одну секцию усилителя для другого канала. Вольтметр 12 подключен между обоими концами второй обмотки выходного трансформатора с вставленным между ними переключателем SW. Этот вольтметр 12 используется для выполнения ручной регулировки, которая будет описана позже, и представляет собой вольтметр постоянного тока примерно на 10 В. Переключатель SW предусмотрен для одновременного использования вольтметра 12 для другого канала в случае стереосистемы.

Для вакуумных ламп K1, K2, K3 и K4 могут использоваться лампы со следующими номерами позиций (типами):

K1, K2 . . . 12AX7
K3 . . . 6S4-A
K4 . . . 300B

Между тем, резисторы R15–R19 желательно должны иметь сопротивления, близкие к следующим значениям:

R15 . . . 1 кОм
R16 . . . 10 кОм
R17 . . . 100 кОм (Характеристика VR: А)
R18 . . . 100 кОм
R19 . . . 1 кОм

Обратите внимание, что вакуумные лампы K1–K4 соответственно соотносятся с первой–четвертой вакуумными лампами, описанными в формуле изобретения, следующим образом. Приведенные значения тока обозначают предпочтительные значения для анодов:

Первая вакуумная лампа . . . K3 (19,5 мА)
Вторая вакуумная лампа . . . K4 (60 мА)
Третья вакуумная лампа . . . K1 (1 мА)
Четвертая вакуумная лампа . . . K2 (1 мА)

Ниже будет объяснена вспомогательная схема, показанная на ФИГ. 2. Эта вспомогательная схема содержит интегральную микросхему IC1 таймера, которая функционирует как схема таймера, а также служит для ручной регулировки анодного напряжения вакуумной лампы K1. На ФИГ. 2 обозначения R1–R14 обозначают резисторы, C1–C5 обозначают конденсаторы, T1–T8 обозначают транзисторы, а обозначения D1–D2 обозначают соответственно стабилитрон (диод Зенера) и обычный диод. Резистор R9 является переменным резистором. В качестве интегральной микросхемы таймера может использоваться изделие № NE555 производства компании Toshiba Co., Ltd.

На эту схему таймера подается напряжение +225 В от схемы источника питания, показанной в нижней части ФИГ. 1, и она служит для подачи постоянного тока +80 В, который должен подаваться на вакуумную лампу K1, по истечении заданного времени с момента включения питания. Кроме того, выходное напряжение +80 В можно изменять в пределах заданной ширины путем ручной регулировки переменного резистора R9, и в результате сеточное напряжение вакуумной лампы K4, показанной на ФИГ. 1, может быть установлено на значение, близкое к -56 В, указанному на рисунке. Кроме того, часть, окруженная пунктирной линией на ФИГ. 2, подготавливается для каждого канала, и поэтому данная часть соответствует одному каналу (CHNL) на этом рисунке в случае стереосистемы.

Ниже работа схем, показанных на ФИГ. 1 и 2, будет объяснена более подробно. При включении выключателя питания PSW, показанного в нижней части ФИГ. 1, включается источник питания подогревателя каждой вакуумной лампы, и анодное напряжение подается на вакуумные лампы K3 и K4. Однако интегральная микросхема IC1 таймера работает таким образом, чтобы удерживать транзистор T1 включенным до тех пор, пока не пройдет заданное время. Поэтому транзистор T2 включается. В результате транзистор T3 выключается, так что напряжение на выходной клемме, обозначенное как +80 В, оказывается близким к 0 В. Постоянная времени схемы таймера определяется в зависимости от номиналов резистора R1 и конденсатора C1. Когда R1 равен 1 МОм, а C1 равен 22 мкФ, транзистор T1 включается через 28 секунд после включения источника питания. Например, если конденсатор C1 составляет 10 мкФ, транзистор T1 включается через 13 секунд. Если конденсатор C1 составляет 33 мкФ, то транзистор T1 включается через 39 секунд. Кроме того, если резистор R1 является переменным резистором, желаемое время можно установить вручную.

Когда установленное время прошло, транзисторы T1 и T2 выключаются, и в результате транзистор T3 включается, так что на выходе получается напряжение +80 В. Это напряжение подается на анод вакуумной лампы K1, показанной на ФИГ. 1. Схема таймера такого типа предусмотрена потому, что вакуумная лампа K3 оказывается почти запертой сразу после включения источника питания, тем самым предотвращая падение напряжения на резисторе R16, из-за чего сетка вакуумной лампы K4 имеет напряжение -10 В, что намного выше желаемого напряжения при отсутствии сигналов, и требуется около 20 секунд для восстановления штатного напряжения -56 В. Иными словами, схема таймера предусмотрена для того, чтобы вакуумная лампа K1 во входном каскаде начинала работать после того, как сетка вакуумной лампы K4 восстановит штатное напряжение -56 В.

Как было объяснено выше, переменный резистор R9 предусмотрен для выполнения ручной регулировки с целью изменения анодного напряжения вакуумной лампы K1 в диапазоне, например, от +50 В до +100 В при отсутствии сигналов, одновременно контролируя показания вольтметра 12, подключенного к первой обмотке выходного трансформатора TF1, показанного на ФИГ. 1. Это предотвращает повышение или понижение сеточного напряжения вакуумной лампы K4 относительно штатного напряжения -56 В из-за производственных погрешностей вакуумной лампы K4, из-за ее замены или из-за временных изменений соответствующих деталей. Конкретно, сеточное напряжение вакуумной лампы K4 задается путем регулировки анодного напряжения вакуумной лампы K1.

В вышеуказанном варианте осуществления в качестве вакуумной лампы K4 используется изделие под номером 300B, не имеющее катода косвенного накала. Однако, когда используется вакуумная лампа, имеющая катод, напряжение катода устанавливается на значение, близкое к 0 В. После включения схемы таймера начинается нормальная работа. Вакуумные лампы K1 и K2 составляют входной каскад усиления, и сигнал подается в виде катодного повторителя вакуумной лампы K1 на вакуумную лампу K3 в следующем каскаде. Вакуумная лампа K3 принимает форму катодного повторителя и, следовательно, имеет катод, соединенный с сеткой вакуумной лампы K4 в еще более следующем каскаде. Усиленные таким образом сигналы подаются один за другим на вакуумную лампу K4, составляющую оконечный каскад, и подвергаются усилению мощности в этой лампе K4. Затем сигналы подаются на громкоговоритель (не показан) через выходной трансформатор TF1. Такая же операция, как описано выше, применима и к другому каналу. Кроме того, желательно выбрать трансформатор с пермаллоевым сердечником в качестве выходного трансформатора TF1 с точки зрения воспроизведения с высокой точностью (верностью).

Ниже второй вариант осуществления настоящего изобретения будет объяснен со ссылкой на ФИГ. 3. Второй вариант осуществления, показанный на ФИГ. 3, используется вместе со вспомогательной схемой, показанной на ФИГ. 2, как и в первом варианте осуществления. Поэтому последующее объяснение второго варианта осуществления будет сделано только по пунктам, отличающимся от первого варианта осуществления. Хотя резистор R15 вставлен между сеткой и катодом вакуумной лампы K1 на ФИГ. 1, во втором варианте осуществления на ФИГ. 3 этот резистор заменен последовательной цепью, состоящей из двух диодов D11 и D12. Точно так же последовательная цепь, состоящая из диодов D13 и D14, включена между сеткой и катодом лампы K2. Кроме того, резистор R30 дополнительно включен между сеткой и катодом вакуумной лампы K3.

Обратите внимание, что диоды D11, D12, D13 и D14 могут быть изделиями со следующим номером позиции: 1S1830.
Кроме того, для резистора R30 желательно следующее значение сопротивления: R30 . . . 4,7 МОм.

Резисторы R15 и R19, подключенные к катодам вакуумных ламп K1 и K2 в первом варианте осуществления, заменены диодами (1S1830) по следующим причинам:

Характеристика нарастания формы волны может быть улучшена при усилении прямоугольной волны.
Частотная характеристика может быть улучшена в диапазоне от 10 до 20 кГц.
Коэффициент искажений может быть улучшен при малом выходном сигнале.
Дрейф токов, проходящих через лампы K1 и K2, может быть уменьшен даже при изменении громкости звука резистором R17.

Кроме того, поскольку резистор R30 включен между сеткой и катодом вакуумной лампы K3, напряжение смещения лампы K3 может поддерживаться на постоянном значении, тем самым предотвращая аварийные ситуации, например, последовательный сбой в работе ламп K3 и K4 или разрушение колб ламп, которые могут быть вызваны переходом напряжения смещения лампы K3 вследствие таких причин, как короткое замыкание, тлеющий разряд или тому подобное в лампах.

Как было конкретно описано выше, ламповый усилитель согласно настоящему изобретению содержит: первую вакуумную лампу, образующую предшествующий каскад и имеющую анод, на который подается положительное напряжение, и катод, на который подается отрицательное напряжение через первый резистор; вторую вакуумную лампу, имеющую сетку, соединенную с катодом первой вакуумной лампы, и катод или подогреватель, на который подается напряжение, близкое к потенциалу нуля, в зависимости от соотношения с анодным напряжением; и выходной трансформатор, имеющий первую обмотку и вторую обмотку, которая подключена к громкоговорителю, причем указанная первая обмотка имеет вывод, соединенный с анодом второй вакуумной лампы, и другой вывод, на который подается положительное напряжение. Таким образом, данный ламповый усилитель обеспечивает усиление сигнала с высокой точностью (верностью) без использования конденсатора для связи каскадов, а качество воспроизводимого звука является превосходным. Кроме того, две вакуумные лампы используются для входного каскада, и анодное напряжение подается на одну из них (т. е. на вакуумную лампу K1) средствами таймера, так что вакуумная лампа K4 в оконечном каскаде может быть защищена при включении источника питания. Кроме того, анодное напряжение вакуумной лампы K1 во входном каскаде можно регулировать вручную, и, следовательно, сеточное напряжение вакуумной лампы K4 в оконечном каскаде может непрерывно устанавливаться на желаемое значение при отсутствии сигналов.

Что утверждается в качестве изобретения (Формула изобретения):

Ламповый усилитель, содержащий:

первую вакуумную лампу, образующую предшествующий каскад и имеющую анод, на который подается положительное напряжение, и катод, на который подается отрицательное напряжение через первый резистор;
вторую вакуумную лампу, имеющую сетку, соединенную с катодом первой вакуумной лампы, причем указанная вторая вакуумная лампа имеет катод или подогреватель, на который подается напряжение, близкое к нулю относительно ее анодного напряжения;

третью вакуумную лампу, имеющую катод, соединенный с сеткой первой вакуумной лампы, анод, на который подается положительное напряжение, и сетку, соединенную с катодом с включенным между ними резистором;
четвертую вакуумную лампу, имеющую анод, соединенный с сеткой третьей вакуумной лампы, сетку, на которую подается входной сигнал, и катод, на который подается отрицательное напряжение через резистор; и
выходной трансформатор, имеющий первую обмотку и вторую обмотку, к которой подключен громкоговоритель, причем указанная первая обмотка имеет вывод, соединенный с анодом второй вакуумной лампы, и другой вывод, на который подается положительное напряжение.

Ламповый усилитель по пункту 1, дополнительно содержащий средства таймера, которые работают таким образом, чтобы обеспечить подачу положительного напряжения, подлежащего подаче на анод третьей вакуумной лампы, по истечении заданного периода времени с момента включения источника питания.
Ламповый усилитель по пункту 1, дополнительно содержащий средства для установки отрицательного напряжения, подаваемого на сетку второй вакуумной лампы, на желаемое значение путем изменения положительного напряжения, подаваемого на анод третьей вакуумной лампы.
Ламповый усилитель, содержащий:

первую вакуумную лампу, образующую предшествующий каскад и имеющую анод, на который подается положительное напряжение, и катод, на который подается отрицательное напряжение через первый резистор;
вторую вакуумную лампу, имеющую сетку, соединенную с катодом первой вакуумной лампы, причем указанная вторая вакуумная лампа имеет катод или подогреватель, на который подается напряжение, близкое к нулю относительно ее анодного напряжения;
третью вакуумную лампу, имеющую катод, соединенный с сеткой первой вакуумной лампы, анод, на который подается положительное напряжение, и сетку, соединенную с катодом с включенным между ними диодом;
четвертую вакуумную лампу, имеющую анод, соединенный с сеткой третьей вакуумной лампы, сетку, на которую подается входной сигнал, и катод, на который подается отрицательное напряжение через диод; и
выходной трансформатор, имеющий первую обмотку и вторую обмотку, к которой подключен громкоговоритель, причем указанная первая обмотка имеет вывод, соединенный с анодом второй вакуумной лампы, и другой вывод, на который подается положительное напряжение.

Ламповый усилитель по пункту 2, дополнительно содержащий средства для установки отрицательного напряжения, подаваемого на сетку второй вакуумной лампы, на желаемое значение путем изменения положительного напряжения, подаваемого на анод третьей вакуумной лампы.

US5680074.pdf

CHEL_EV · October 20

Интересное решение. Только правильнее назвать на трёх лампах. Или исправить на 4 триода.

На тех же 500 вольтах, можно сделать проще, в плане организации питания. Кому требуется чуйки поболее, то так же можно поставить впереди лампу с большим усилением.

grat · October 20

2 часа назад, CHEL_EV сказал:

Только правильнее назвать на трёх лампах.

US5880632.pdf

Stan Marsh · October 20

Похоже, ни этот Ямасита, ни работники патентого бюро учебников не читали, иначе как бы они "открыли" то, что известно лет сто?

Rezvoy · October 20

Как человек, окончивший курсы патентоведения ( к слову - при участии фантаста Альтова- в миру Альтшуллера Генриха Сауловича) резюмирую - в СССР ни патента, ни авторского за такую невнятную компиляцию не выдали бы. :smile-33: