ГУ-50 усилитель-монстр со сдвоенными лампами

Оставлен Evgenij Bortnik Втр, 08/18/2015 - 19:14
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Внешний вид высокочастотного генератороного пентода ГУ-50, панельки и стаканы для размещения показаны на рисунке. Сверху баллона алюминиевая шляпа с карболитовой ручкой для удобства выемки лампы из алюминиевого стакана. При установке в стакан лучше экранирование по ВЧ, однако в ламповом усилителе этого не нужно. Поэтому можно обойтись керамическими панельками и немного уменьшить  массу изделия. Мне всегда был интересен вопрос, куда прятать карболитовую ручку, при установке лампы в стакан, после закрывания верхней крышки стакакна. Выбрасывать жалко, да и пригодится может.

Каковы достоинства ГУ-50? Пентод - это хорошо. Массивный анод - это тоже хорошо. Высокое допустимое напряжение - тоже неплохо. Однако лампа эта не является музыкальной. И раскачка для неё должна быть довольно основательной. А кроме того, для использования высоковольтного режима этой лампы нужны очень хорошие, полноценные высоковольтные трансформаторы, а это сравнительно дорого. В эксплуатации лампа ГУ-50 довольно надежна. Хранение выдерживает даже хамское. Но желательно избегать прямого попадания воды во время хранения. Возможна постепенная разгерметизация баллонов. Схема и габариты лампы ГУ-50, а также пример перфокарты для подбора ламп по параметрам на приборе Л1-3 ниже.

В самом начале изложения обязан сказать, что традиционный, укоренившийся в сознании людей, подход к изложению статьи от наименования и выбора ламп - не разумный и неправильный. Неразумно начинать выбор автомобиля с мотора и колёс, поскольку вначале оценивают назначение, стоимость, эстетику, функционал и другие характеристики. Здравый смысл говорит о том, что важнейшим узлом лампового усилителя является выходной трансформатор. От его качества зависит качество всего усилителя. Стоимость выходного трансформатора может составлять 80% и более от стоимости всего проекта. Именно от выбора трансформатора, его изготовления или покупки зависит всё, в том числе выбор соответствующего типа ламп. Мое изложение материала в традиционном порядке имеет другую цель. Об этом уже много раз сказано в нескольких заметках на этом сайте.
У лампы ГУ-50 маловато напряжение второй сетки, что затрудняет построение полноценного ультралинейного каскада без примненения двух ступеней высокого напряжения. Для любителей изящного такая лампа конечно вряд ли подойдет. Но вот генератор тока на комплекте ламп в стаканах соорудить можно. Потребление электричества комбайном из 8 ламп будет очень приличным. Мощный усилитель на ГУ-50 можно с успехом использовать зимой, как комнатный обогреватель. Примерно также, как усилитель на четверке 6С33С. В раскачке лампа туговата, да и при подборе по параметрам результаты оказываются довольно грубыми. Поэтому можно неплохо использовать параллельное включение двух и более баллонов в каждом плече. Выравнивающие резисторы здесь ставить нужно обязательно, это создаёт дополнительные локальные ОС, а поскольку анодные токи сравнительно невелики, потери напряжения будут также не велики. Лампа ГУ-50 очень долговечна и весьма стабильна, поскольку в реальных режимах эксплуатации редко используются её паспортные возможности. Параметры от времени практически не плывут. И стареет катод сравнительно медленно. Накальный ток для большой рассеиваемой мощности довольно невелик, а вот напряжение питания накала довольно комфортное 12,6 вольта. Удобно включать цепи накала пары лампочек последовательно на повышенное до 25 вольт напряжение. Но нужно подбирать лампы по равномерному распределению накального напряжения. Можно уйти в другое решение питания цепей накала. Можно отказаться от инноваций и импульсного питания и уйти в классику.
Ниже показаны примеры двухтактных схем с одиночными лампами в каждом плече. Этого вполне достаточно при использовании сравнительно мелких выходных трансформаторов. Нужно обратить внимание, что в силу высокого анодного напряжения приходится применять выходные трансформаторы с большим числом витков в каждой половинке первичной обмотки. Желательно иметь в каждой полуобмотке по 500-600 вольт номинального АС-напряжения. При этом придётся предварительно вычислить коэффициент трансформации. Чтобы не увеличивать чрезмерно приведенное сопротивление, желательно иметь 25 вольт в выходных обмотках, которые лучше запараллелить. Годится это для 8 Ом. При разумной распайке легко выйти на приведенное сопротивление Raa величиной 6-8кОм. Это будет в самый раз. Можно графоаналитически проверить расположение рабочей точки на характеристиках лампы и границы ещё перемещения. Ток покоя при этом значительно увеличивать не стоит, чтобы избежать большого тепловыделения, особенно при сдвоенных лампах. Лучше остаться в режиме АВ1. 

Схема с одиночным двухтактным каскадом на трансформаторах другого наименования показана ниже. В обоих схемах для повышения линейности использованы сеточные обратные связи по симметричным обмоткам согласующих трансформаторов. Вот на это и нужно обратить особое внимание при подборе трансформаторов в дифференциальные пары. Без подбора в большинстве случаев при последовательном включении первичных обмоток получается ЭДС одной ОС-обмотки 8 вольт, а другой, например 5. Иногда ещё хуже. Не нужно удивляться этому. Штуковины это нелинейные. Никто не удивляется разбросу характеристик транзисторов в 200%. А трансформаторы ничем не лучше. Подбирать трансформаторы нужно обязательно, причём придавить их параллельным включением силовых (в данном случае - вторичных) обмоток не удастся, поскольку даже незначительные уравнительные токи нагадят в динамические характеристики усилителя. Сеточное напряжение нужно ограничивать на уровне 50-75% анодного. В первом приближении для этого годится и параметрический стабилизатор на мощных стабилитронах. Так и нарисовано в большинстве схем. Однако придётся в него пожертвовать 8-12 Вт анодной мощности в каждом канале, а это расточительство. Лучше брать с блока питания половинку по высоковольной обмотке выпрямителя со средней точкой. Ещё лучше, наверное, использовать дискретные высоковольтные обмотки и дискретные выпрямители блока питания, включенные последовательно. Здесь можно вольнее экспериментировать с уровнями напряжения.

При построении мощного усилителя с высоковольтными лампами нужно соблюдать особую осторожнось. Ударить может так, что мало не покажется. Напряжения 600-800 холостых вольт это не шутка. Источник должен быть изрядной мощности. Удвоение напряжения здесь применять не рекомендую категорически. Есть и другая традиционная рекомендация, применять отдельные от накальных, андодные трансформаторы с мелким током холостого хода и мелким полем рассеяния. Накальные цепи лучше питать импульсником или накальными трансформаторами, с тщательно подобранным, мелким током холостого хода. Можно и бифилярные обмотки соорудить ради построения качественного усилителя. Ниже показана более мощная схема, созданная по мотивам деда Вильямсона в трансляции господина-товарища Баева с фрагментами от Сергея Комарова. Никаких фокусов в схемах нету. Все узлы можнои нужно настраивать автономно. Выдёргивая лампочки, по разным ступеням. Вначале нужно озаботиться построением завершённого блока питания и его испытанием. Затем нужно озадачиться тщательной предварительной проработкой трансформаторного согласующего узла. Нужно полностью собрать трансформаторный узел и испытать его отдельно на частоте 50 Герц. Обмотки обратных связей нужно распаять разноцветными витыми парами, сфазировать и отстегнуть до испытания всего усилителя. На выходной обмотке постоянно должен быть балласт. После сборки в кучу, настраивают выходной каскад по току покоя, вынув мелкие лампы. Прогревают ГУ-50 хорошенько предварительно. Затем вынимают выходные лампы и вернув мелочь разбираются с предварительными каскадами усиления. Затем собирают в кучу и убивают возможное самовозбуждение. Затем проверяют прохождение сигнала на имитацию нагрузки. Общую ОС конечно же отбрасывают. Только после этого пристёгивают обмотки обратных связей, глядя фазировку по схеме. Переживать, заработает или нет, не нужно. Факт в том, что из всех возможных комбинаций фазировки ОС, рабочей окажется только одна. Именно в такой фазировке обмоток обратных связей, возбуждения в усилителе не будет. Дальше нужно контролировать ток покоя и заниматься настройкой прохождения сигнала. Крутилками в предварительных каскадах выравнивают положительгные и отрицательные полуволны на предельно возможной мощности. Затем подключают спектроанаизатор и начинают настраивать усилитель по минимуму искажений крутилкой в катоде первой лампы.

Блок питания может оказаться хилым и повести себя предательски. Напряжение в анодах может проседать весьма значительно, поскольку мощность будет отбираться большая. Очень не рекомендую применять в источнике питания мощных усилителей здоровенные стержневые трансформаторы серии ТАН (250-400Вт). У них чудовищное поле рассеяния, и будет фон переменного тока, борьба с гудением и прочий гемморой. Все свои здоровенные ТАНы я постарался распродать как можно резвее. Лучше пойти по пути разукрупнения БП с применением одиночных или парных анодных стержневых трансформаторов ТА191-ТА205, рассчитанных на сеть 127/220 вольт. Использовать следует обе половинки сетевой обмотки на отводах 127 вольт - последовательно, включая на 220. Тогда ток холостого хода будет приемлемо мал.

Ниже показана ещё одна схема традиционной конфигурации. Здесь для уверенной раскачки применен мощный драйвер. После тщательной остройки такого варианта схемы по постоянному току и оценки уровня искажений при вылизывании первой лампочки, придется обязательно проверять режимы этого смого драйвера также на уровень вносимых искажений. Особенностей здесь нету. Методика традиционная, детали можно применять любые исправные без капризов и понтов. Никаких импортных компонентов не нужно. В блоке питания можно конечно же поставить итальянские электролиты Kendeil. Но сойдут и китайские в полуторным запасом по допустимым напряжениям. Проверить все конденсаторы нужно непременно. Разделительные конденсаторы проверяют на утечку, не используют ржавые конденсторы и разгерметизированные. Резисторы годятся с допуском 10%. Там, где необходимо регулирование режима, в схемах установлены подстроечники. 

Как-то так сложилось, что у меня возникло ощущение: для усилителей на лампах ГУ-50 не следует применять каскадов усиления с непосредственными связями, а также СРПП. Лампы ГУ-50 довольно грубые по натуре и держать их в узде нужно довольно основательно. Автосмещения лучше давать не более 20%. Дальше лампы лучше удерживать фиксированным смещением, которое желательно зарезервировать. Не используйте для ГУ-50 старых стаканов и панелек, и тем более ржавых. Следует тщательно зачистить ноги у ламп и проследить за качеством всех контактов. Рекомендую цанговые зажимы в керамических панельках. Если кому-то не понравится примененение сеточных обратных связей, то можно от них отказаться. Однако напряжение на сетках всё равно нужно ограничивать. Гасящие резисторы 3-6 кОм в этом случае не годятся, толку от них нету. При этом есть уверенность, что трансформаторные ОС всё равно нужны. Можно попробовать катодную конфигурацию. В любом случае для реализации трансформаторных ОС требуются симметричные трансформаторные обмотки с напряжениями 2-5% от анодного.  

Ниже показаны картинки для пояснения возможной конструкции лампового усилителя. Это далеко не образец, а всего лишь одна из версий, пригодная к употреблению. Вначале корпус может быть спроектирован в графическом конструкторском приложении, пригодном для передачи результатов проектирования на участок лазерной резки. Затем железяку превращают в удобный для монтажа корпус. Пример картинки двух корпусов показан ниже. В последние годы пришла уверенность, что корпус нужно проектировать несколько иначе. Для модульной сборки следует предусматривать специальную нишу, куда можно просто устанавливать готовый блок питания, как в компьютерный корпус. А затем при помощи отвёртки собирают остальную конструкцию, монтируют блоки трансформаторов и втыкают нужные разъёмы. Но это другая идеология и для её освоения нужно вначале пройти этапы проектирования. Вероятнее всего этой теме будет посвящена отдельная статья с картинками.

В простейшем же случае возможно использование для рукодельного усилителя приборных корпусов от старой измерительной техники. Нередко попадаются конструкции, воссозданные к корпусах от сатринных усилителей. Возможно использование стандартных корпусов китайского изготовления. Но это довольно маленькие покупные конструкции, за значимые деньги. Поэтому усилитель значительной мощности вовнутрь китайского корпуса не спрячешь. А ведь при изготовлении корпеса очумелыми ручками можно запросто применить оцинкованную жесть толщиной 0,7 мм. Но загибать рёбра корпуса под прямыми углами придётся всё же с применением приспособлений. Можно использовать для этого деревянные бруски и стальные уголки. А формовать жесть придётся после её раскроя при помощи киянки и молотка. В результае не сложно получить простую конструкцию, фотография которой показана ниже. 

Почти во всех моих схемах отсутствует описание деталей, режимов и порядка настройки. Дело в том, что ничего нового в этих схемах нету. Для каждой схемы есть некий прототип, первоисточник. Если возникнет интерес, то растры первоисточников могу сбросить. А повторять известные истины пока нету времени. Даже некоторые изюминки описывать пока не хочу. Это касается в первую очередь дифференциальных выходных трансформаторов. Дифференциальное включение довольно интересно и перспективно. В журнале Радио 2005-2006 годов есть схемы С.Комарова, описывающие принцип применения хитрого включения выходных трансформаторов. На самом деле хитрого в этом мало, всё банально, нужно просто разобраться. Достоинства огромные и возможности такой схемотехники очень впечатляют. Но есть скрытое, но очень жесткое ограничение в подборе симметричных пар трансформаоров. Намотка выходных трансформаторов самостоятельно - долгая и болезненная процедура. Намотка силовых трансформаторов для лампового усилителя - обыкновенная глупость. Но каждый решает эти вопросы сам. Броневые трансформаторы для обычного одиночного триодного или ультралинейного включения меня не интересуют.

                Евгений Бортник, август 2015, Россия, Красноярск

6 комментариев

by ВИКТОР on Чт, 10/01/2015 - 12:22
Добрый день, Евгений. Заинтересовала схема Гу-50 в паралель. Жаль, что нет данных на выходной тр-ор. Хотел сравнить со своим, мною же расчитанным и намотанным на железе от ОСМ-0.25. У вас в схеме стоит на входе 6н2п, подскажите чувствительность усилителя (мв).Жаль что схема не сопровождается описанием, наверняка, многие вопросы отпали бы сами. С уважением Виктор.

by Evgenij Bortnik on Ср, 10/07/2015 - 22:02
Здравствуйте, Виктор. Схема на ГУ-50 довольно древняя. Если будет адрес электронки, то смогу сбросить оригиналы нескольких статей. Там описано довольно подробно. Меня угнетает написание текста, который требует деталей, обозначений, режимов. Мысли в нём мало, а закорючек много, повторение уже готовых описаний. И кроме того, это серьёзная работа. А для чего? На железе 0,25кВА можно намотать здоровенный трансформатор. Это почти подвиг. Мне такое уже не под силу. Вам есть чем гордиться. Чувствительность для 6Н2П лучше загрубить, чтобы не звенела. От 0,5 до 1 Вольта вполне нормально. Использовать ведь приходится как оконечный усилитель. В качестве второго триода вполне подойдёт даже 6Н1П если его немного разгрузить. Известно, что для 6Н23П можно позволить больше вольностей, лучше динамика. С уважением, Евгений

by ВИКТОР on Сб, 10/10/2015 - 19:00
Добрый день, Евгений. Спасибо за ответ. Вы правы, что по десять раз пересказывать уже готовый материал, время тратить. Если вас не затруднит, вот адрес burkov_1963@mail.ru. Сбросте оригиналы. ОСМ-0.25 ставлю в схему, просто других трансформаторов нет, из тридцати штук только эта пара подобралась более менее по параметрам и то с разбросом, какой тут подвиг и гордость, выбора практически нет, запасы "империи" заканчиваются. А заказывать готовые, что-то не решаюсь. Вы ,Евгений, я гляжу тр-ры готовые покупаете? Я то же практикую "симметричное" подключение обмоток трансформаторов. На вход планирую 6ж1п ставить. Хотя и поэксперементрую с 6н1п и 6н2п. Ну, а силовой ОСМ-0.4. Согласен с вами о раздельном питании, но опять же, выбора не очень много. С уважением Виктор.

by Evgenij Bortnik on Пнд, 10/12/2015 - 14:03
Очевидные факты. Сложновато стало, запасы действительно кончаются. Нужно сказать, что по сути ОСМ - не очень хороший вариант. Само по себе железо оставляет желать лучшего. Да и качество его изготовления очень посредственное. С зазорами возможны серьезные проблемы. А вот намотка это весьма серьезный проект, это на самом деле вызывает большое уважение. У меня есть некоторый запас нормальных трансформаторов Респром. Габарит 0,25кВА. А вот железо (ПЛ-сердечники) да и качество сборки на порядок выше. Сброшу вам на почту мои железки. С уважением, Евгений

by akis56 on Чт, 05/26/2016 - 20:27
Добрый день Евгений!!! Да я горжусь, что у нас есть люди которые понимают и в построение ламповых усилителей и вообще электроники. Сам являюсь таковым, не громко сказано. Но от товарищей такая помощь действительно необходима. Особенно для новичков. Ведь сейчас рынок нафарширован всякой западной дрянью, за огромные будем говорить зеленные. А про наше родное почему то быстро забыли. Я сейчас ремитирую ламповые усилители наши СССР. И кстати очень качественные 100 ват выдает проблем нет. Но эти усилители эстрадные. Гитарные. Меня тоже заинтересовало изготовить гитарный усилитель на ГУ-50. Прошу вас если есть у вас достойной схемы, буду рад. Интересный у вас сайт, да к стати мы ведь земляки. Я родом из Красноярского края Рыбинского района. Проживаю в Тюменской обл. Всего вам доброго и удачи в написании хороших, правильный статей. akis56@mail.ru

by Evgenij Bortnik on Втр, 06/07/2016 - 16:06
Здравствуйте. Спасибо за интерес и поддержку. Солидарен и уважителен к трудовому человеку. Чем смогу - помогу. Рекомендую схему с дифференциальным включением выходных трансформаторов. Очень полезная информация есть в статьях С.Комарова в Радио 2005-2006. В качестве трансформаторов рекомендую попробовать подобранные пары стержневых ТАНов или ТНов в габарите ватт по 130-150.