Усилитель с прямой связью и катодным повторителем - Рэймонд Х. Бейтс

[Stan Marsh]

Две новые схемы в одном аудиоусилителе обеспечивают широкий частотный диапазон с минимальными искажениями.

 

Создание усилителя, описываемого в этой статье, было начато чуть более двух лет назад, когда я стал страстным любителем звука. Во время недавней войны я был практически связан с радарами и так познакомился с катодным повторителем, который широко использовался в радарах в качестве недорогого средства для согласования высокого и низкого импеданса в каскадах усилителей напряжения. В то время мне казалось, что катодный повторитель может идеально подойти для выходных каскадов звука, где проблема получения хорошего согласования импеданса обычно сложна и обычно дорога. Помня об этом, я начал экспериментировать со всеми типами аудиоусилителей в поисках схемы, которая обеспечивала бы высокую производительность при минимуме деталей. Как я обнаружил, в предыдущих выпусках RADIO & TELEVISION NEWS оба усилителя с катодным повторителем и усилитель с прямой связью описывались как отдельные схемы. Мне не удалось найти ни одной статьи, описывающей аудиоусилитель как с прямой связью между каскадами, так и с выходом катодного повторителя. Итак, взяв в качестве исходного материала старые выпуски журнала «РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ НОВОСТИ», я приступил к сборке этого усилителя.

Как видно на принципиальной схеме, схема предельно проста.

[Stan Marsh]

 

Есть две особенности, которые обеспечивают этому усилителю превосходные характеристики. Один из них — прямая связь между пластиной 6SJ7 и сеткой 6V6. Другой — выход катодного повторителя 6V6.

Помимо своей простоты, прямая связь устраняет нежелательные характеристики, присущие обычной резистивно-емкостной связи, такие как короткое замыкание слабых сигналов и блокировка сетки сильных сигналов.

Выход катодного повторителя, помимо своей простоты, обеспечивает улучшенную характеристику высоких и низких частот, демпфирование всех пиков как в выходном трансформаторе, так и в динамике, меньшие искажения и 100-процентную дегенеративную обратную связь.

Для определения номиналов цепей на схеме бесплатно использовались инструкции по эксплуатации ламп и законы Кирхгофа и Ома. Начиная с традиционного выходного каскада, в руководствах к лампам указано, что для однокаскадного выхода, скорее всего, выходными лампами будут 6L6, 6V6, 6F6 или 6K6. Модель 6V6 была выбрана из-за ее доступности и относительно низкого процента гармонических искажений. 6SJ7 был выбран главным образом из-за его высокого усиления и низкого процента искажений.

Чтобы снизить требования к питанию, я выбрал силовой трансформатор на 350 В с центральным отводом и током 120 мА (требуется только 53 мА), который легко доступен по умеренной цене. Учитывая падение напряжения 15 В на дросселе фильтра и падение 250 В от пластины до катода 6V6, на катоде 6V6 можно получить 85 В. Поскольку в схеме с прямой связью смещение сетки, в данном случае 12,5 В, получается за счет разности напряжений между катодом и сеткой, то на сетке 6V6 (и на обкладке 6SJ7) требуется примерно 73 Вольта, поскольку эти два трубчатых элемента соединены непосредственно друг с другом). При 73 В на пластине и 55 В на экране 6SJ7 можно получить усиление напряжения 115 при искажениях всего лишь 0,8 процента. Это означает, что сигнал 0,1 В на сетке 6SJ7 обеспечит сигнал 11,5 В на сетке 6V6, что считается достаточным.

 

В соответствии с законом Кирхгофа на схеме указано распределение напряжения и тока по цепи. Обратите внимание, что на сопротивлении постоянного тока первичной обмотки выходного трансформатора наблюдается падение напряжения 12,5 В, которое, по измерениям, составляет примерно 250 Ом. Выход катодного повторителя получается просто путем подключения трансформатора к катоду 6V6 и соединения пластины и экрана 6V6 вместе с источником питания «B plus», как показано.

Выходная мощность усилителя составляет примерно 4,5 Вт. Хотя эта цифра может показаться низкой тем, кто привык иметь дело с усилителями мощностью 20 и более Вт, для домашнего использования при использовании эффективной акустической системы ее вполне достаточно.

Испытания, проведенные различными организациями, показали, что для прослушивания в обычной домашней гостиной обычно используется мощность менее одного ватта. Единственная причина обеспечить большую мощность — это учесть пиковые пассажи, которые встречаются в некоторых классических композициях.

Входная чувствительность такова, что даже высококачественные кристаллические звукосниматели с низким выходом обеспечат достаточный драйв.

Не было предусмотрено использование звукоснимателей с переменным сопротивлением, хотя нет причин, по которым такие устройства нельзя было бы использовать, если бы был добавлен каскад предварительного усилителя. В различных выпусках этого журнала было описано множество удовлетворительных предусилителей.

Если для магнитных датчиков используется предусилитель, следует проявлять особую осторожность при экранировании и размещении деталей, чтобы избежать возникновения фонового шума. Тщательный выбор лампы, используемой в предусилителе, существенно поможет снизить шум.

 

В блоке питания имеется достаточный запас мощности, чтобы без проблем обеспечить работу практически любого типа предусилителя.

Никаких средств регулировки тембра не предусмотрено, хотя их можно было бы добавить без особых затруднений. Существует много споров относительно лучшего типа регулятора тембра, и считалось, что их можно будет добавить позже, когда наиболее удовлетворительный тип будет определен экспериментальным путем.

Очень важно, чтобы первичная обмотка выходного трансформатора Т1 имела сопротивление примерно 250 Ом, поскольку сопротивление этой обмотки определяет смещение сетки для 6V6. Достаточно будет проверить различные типы трансформаторов на прилавках магазинов с помощью омметра. Первичное сопротивление этого трансформатора должно составлять от 5000 до 6000 Ом, причем большее значение дает немного меньшие искажения.

Обмотку звуковой катушки следует выбирать в соответствии с используемым динамиком. Большинство лучших динамиков имеют импеданс около 8 Ом, и по этой причине его значение указано.

Не обязательно, чтобы этот трансформатор был герметичного типа, но он должен быть хорошего качества, чтобы можно было реализовать все преимущества усилителя. Плохие трансформаторы обычно имеют дефекты АЧХ на верхних и нижних частотах.

Блок питания, будучи традиционным, не нуждается в пояснениях.

 

 

Как видно на фотографиях, конструкция усилителя проста и понятна, повсюду используется двухточечная проводка. Все используемые детали хорошего качества, все дроссели и трансформаторы экранированы и/или герметично закрыты. Общая стоимость чуть меньше десяти долларов. При соблюдении обычных мер предосторожности, скручивании проводов накаливания и т. д. гул не слышен при полном усилении.

При использовании с качественным тюнером или проигрывателем пластинок и громкоговорителем с расширенным диапазоном частот, характеристики этого усилителя превосходны для прослушивания в обычной гостиной. Автор использовал Pilotuner для FM-программ, двухскоростной проигрыватель Webster для воспроизведения обычных пластинок со скоростью 78 об/мин и Columbia со скоростью 33-1/3 об/мин, проигрыватель RCA для новых пластинок со скоростью 45 об/мин и воспроизводитель фазоинвертора Jensen .

Не имея лабораторного испытательного оборудования, автор не смог провести на этом усилителе обычные испытания на гармонические и интермодуляционные искажения. Однако, судя по обширным тестам прослушивания в гостиной с использованием самых разных записей, от версии RCA Victor Red Seal «Night on Bald Mountain» до исполнения Capital Stan Kenton «Peanut Vendor», этот усилитель оставляет желать лучшего.

Если вы никогда не слушали усилитель катод-повторитель с прямой связью, то вам будет приятно с нетерпением ждать его создания.

.

 

Это был машинный перевод. Оригинал тут: A Direct-Coupled Amplifier with Cathode Follower by Raymond H. Bates (diyaudioprojects.com)

[Normann]

Строил подобный в качестве эксперимента, но правдв без непосредственной связи. В остальном идея аналогичная, как и набор ламп: 6SJ7 + 6V6 с катодным поворителем.

[Xрюн222]

Обычный КП не очень хорош для таких целей. КП Уайта можно попробовать, он сильно лучше, но имеет свои проблемы тоже

[Stan Marsh]

[Stan Marsh]

41 минуту назад, Normann сказал:

Строил подобный в качестве эксперимента

Я тоже, давно. Думаю, вернуться к этой схеме. 

[Сергей А]

А почему точка соединения R5R6 не заземлена через емкость ? 

 

как на рис3

 

[BAA]

6 hours ago, Сергей А said:

А почему точка соединения R5R6 не заземлена через емкость ? 

Обратная связь? Причем по приведенному току нагрузки. Там еще и вольтодобавка есть.

[Сергей А]

Там типа ультралинейного включения для первого пентода организовано. Напряжение  ~ в этой точке повторяет анод , а потом делится низкоомным резистором на вторую сетку. 
Но где-то же мелькало тоже типа ультралинейного , но включение было в анодный резистор , здесь это R4. 
Если так попробовать , то можно емкость поставить будет а лишнее убрать. 
Иначе там четверть выходного теряется .

[ВКН]

Кто делал - сколько Ватт на выходе получилось? 

[Rezvoy]

От силы 2Вт и частокол из четных гармоник. 

[ВКН]

2 часа назад, Rezvoy сказал:

От силы 2Вт 

Ой, сомнительно..... 

Вопрос был именно ПРАКТИКАМ, повторившим эту схему. 

Офф (Офф?). Мы однажды с Женей Комиссаровым делали повторитель на ЕL51 именно в пентоде. Отличием от предоставленной схемы было дополнительное питание между сеткой2 и катодом. С хорошей банкой полипропилена (500мкф).

[Юрий_Б]

Делал такой, на наших аналогах 6Ж7-1515 около ватта получил.

[Stan Marsh]

29 минут назад, ВКН сказал:

 

Вопрос был именно ПРАКТИКАМ, повторившим эту схему. 

Думаю, придётся повторить и померить. Хотя, можно просимулировать. Один к одному я подобное не собирал, но в триодном включении ватта полтора, не более. 

[Xрюн222]

Буквально надысь починял РР КП на 6п45с в триоде, в классе А практически.  OTL, но с дросселем в катодной цепи. Проверил, что ЕСЛИ БЫ его бы переделать на цирклотрон в пентоде - работало бы лучше. Мощность пристально не измерял, навскидку ватт 20 получалось точно. 

[ВКН]

Станиславу. Именно. Потенциал второй сетки относительно катода всегда равен потенциалу анода относительно катода. Это действительно триодное включение. Ни о каких 4,5 ваттах речи быть не может. Чтобы их получить на нагрузке 5к (рекомендуемая в переводе) понадобиться сигнал 210в амплитуды. Явно их невозможно получить от такого предусилителя. 

[Сергей А]

13 часов назад, Stan Marsh сказал:

При 73 В на пластине и 55 В на экране 6SJ7 можно получить усиление напряжения 115 при искажениях всего лишь 0,8 процента. Это означает, что сигнал 0,1 В на сетке 6SJ7 обеспечит сигнал 11,5 В на сетке 6V6, что считается достаточным.

Там несколько не равны потенциалы. ( из текста первода)

11.5 это постоянное превышение смещения для КП от сигнала. 

85 катод 6V6-73 сетка=12В. 
3 Вт-1/4=2.25 Вт в лучшем случае. 

[Кружка]

Если задумывать подобную топологию, почему не сделать двухполярный БП и тем самым не дать входной лампе нормального анодного?

[BAA]

Или поставить стабилитрон с тем же эффектом.
Смотрел из любопытства на измерения шума таковых, в стекле, 55-х, BZV, которые 12В, в звуковой полосе. 0,23 мкВ при миллиамперных токах.
Шумовые диоды работают на колене/перегибе при десятках-сотнях микроампер. Хорошо сделанные стабилитроны заставить шуметь народу не удалось.

[Rezvoy]

А лучше даже не начинать ЭТО делать.

[Денис ДС]

18 часов назад, Stan Marsh сказал:

....бесплатно использовались инструкции по эксплуатации ламп и законы Кирхгофа и Ома.

Особенно понравилась фраза про бесплатное использование законов Кирхгофа и Ома. Понимаю, что это штука относится к переводу, но все равно улыбнуло.

Чет у меня с мощностью затык: На аноде 6ж8 -  73 В, минус 2 В смещения и минус остаточное напряжение 15-17 В.  Итого максимальная неискаженная имплитуда на сетке 6v6 - 53 В. 6000 - приведенное транса.  53*53/6000= 0,47 Вт. Это без учета кпд транса и коэффициента передачи КП.

 

[ВКН]

29 минут назад, Денис ДС сказал:

Итого максимальная неискаженная имплитуда на сетке 6v6 - 53 В. 6000 - приведенное транса.  53*53/6000= 0,47 Вт. Это без учета кпд транса и коэффициента передачи КП.

 

Денис, оперируя амплитудным значением сигнала надо еще дополнительно половинить результат. И насколько она неискаженная - промолчу. 

[Денис ДС]

30 минут назад, ВКН сказал:

Денис, оперируя амплитудным значением сигнала надо еще дополнительно половинить результат. И насколько она неискаженная - промолчу. 

Костя, на синусе само собой, на прямоугольнике амплитуда равна действующему, на шумовом сигнале тоже. Я на это очень надеюсь. ))) 

Выше высказали "крамольную мысль", что входной каскад - УЛ. Остаточное напряжение в УЛ несколько выше и составить около 30-35 В. И, если, входной каскад действительно сочтет себя УЛ, то проблема сугубиться с "другого конца".

В пентодном варианте в диапазоне 53 В (106 в размаха)  искажений будет немного, в пределах 1-2%. Сетку выходной лампы прокачивать не требуется, входная емкость у КП маленькая. 

В любом случае это не очень изящное решение, но работать будет.

[ВКН]

В любом случае, для получение более-менее приличной мощности потребуется немалый сигнал от драйвера. 

Прикинул 6ф3п триодом. Да, он способен отдать 2 ватта на нагрузке 5к. Но это 140в амплитуды! При этом надо добавить еще 20в (смещение - 20в, при +280в анодного). Итого предкаскад должен выдать почти 160в. Триодик там шикарный, но и ему потребуется анодное питание не менее +400в. И это все в каскадах с емкостной связью! Если морочиться с непосредственной, то эти 2ватта могут стать "нерентабельны". Хотя.... 

[RSD]

   Я что-то потерял нить... Если обмотка трансформатора в катоде, то Ктр. нужен небольшой, в этом смысл его (трансформатор) туда ставить. То есть, в случае, к примеру, с 6П6С в триоде, сопротивление приведённое достаточно в пределах 1000 Ом, а значит Ктр. будет порядка десяти для нагрузки 8Ом. Если мы хотим получить, к примеру, 8 вольт амплитуды, то требуется 80 вольт на сетке повторителя (не считая всяческих падений). А реально для 2-3 ватт вполне хватит и 60 вольт амплитуды на сетке. Это достаточно просто извлечь из многих драйверных ламп, если так хочется сделать именно такую схемку.