Ламповые усилители Бортника

Оставлен Evgenij Bortnik Ср, 07/15/2015 - 15:16
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

8-962-070-78-92  Красноярск

Здесь приведена обзорная информация по теории и практике построения ламповых усилителей, а также по моим поделкам. Времени мало, можно бы рассмотреть материал подробнее. Есть полемические материалы, показаны концептуальные подходы и характерные ошибки. Приведена банальная схемотехника и немного железа. Особое внимание телезрителей хочу обратить на распространённость ошибочной концепции первостепенной важности выбора ламп. В большинстве случаев это следствие некомпетентности и плохой осведомлённости. Однако когда такую концепцию излагают и поддерживают специалисты, то я склонен относить подобную деятельность к сознательно вредительской. Утверждение технически подготовленных людей о приоритете выбора ламп перед важностью выбора выходного трансформатора есть ложь. Это вредное утверждение, которое формирует экономическую коньюнктуру и механизмы сбыта. В конечном итоге оно способствует ограблению людей путём извлечения денег из их карманов за ненужные брендованные стекляшки. Именно выбор выходного трансформатора для лампового усилителя, именно приобретение или изготовление выходного трансформатора на заказ является ключевым в проекте "Ламповый усилитель". Этот этап может сожрать до 80% бюджета усилителя. И от правильного подхода к реализации этого важнейшего этапа зависит качество получаемого результата проекта. Вот мои примеры.

Нужно сказать несколько слов о мотивации людей, утверждающих, что оценка экономичности проекта "ламповый усилитель" не имеет существенного значения и рассматривается как второстепенный фактор. Утверждение, о том, что 500 тысяч денег за однотактный ламповый усилитель это нормально, - злая ложь. Скорее всего подобное утверждение исходит от человека, желающего получить эти деньги, а не отдать их. Оценивать подобные понты следует только с позиции зарабатывания средств к существованию, как эквивалента жизненных ресурсов. Если человек занимается интернет-грабежом, или пытается красть жизненные ресурсы обыкновенного телезрителя, то он попросту заслуживает смерти. Тоже самое относится к краже времени, отвлечением внимания на разную галиматью, например рекламой. Весь сетевой мусор, агрессивная, навязчивая реклама, формирование трендов, введение в заблуждение, это вовсе не безобидно. Вот почему бравада некоторых авторов по поводу малозначности экономического обоснования проекта "Ламповый усилитель" также есть ложь.

Ниже показан пример применения лампового усилителя моего изготовления с авторскими акустическими системами одного талантливого человека. В акустике применены 15" широкополосные головки зарубежного производства. Высокочастотное звено реализовано на бюджетной версии Фостексов. Применены качественные конденсаторы и никаких посеребрённых проводов. Разводка выполнена качественным совдеповским кабелем КГ сечением 4 кв.мм, причём вчетверо дешевле чем бескислородный "акустический" кабель с буржуйского сайта. Услилитель показал добротное звучание и колоссальный динамический диапазон, при гигантском запасе мощности. Что поставило его вне всякого сравнения с сверхточным полупроводниковым комплектом Техникс. В ламповом усилителе применены сдвоенные согласованные пары обыкновеных 6П3С в режиме АВ1, при Кг<1%. Выходной каскад построен на диференциальных, подобранных до точности 0,5% парах выходных трансформаторов, мощностью по 100 Вт каждый. Напряжение в анодах под 400 вольт, есть характерное синее свечение, но аноды не красные.

Нередко приходится наблюдать рассуждения о том, как звучит та или иная лампа. А также объяснялки, почему какая-то лампа не звучит, как нужно. Даже квалифицированные радиолюбители опускаются до этой бредятины, а мои соображения многие из них посчитают малограмотными. Так вот, смею заверить, что нельзя оценивать качество ламп по их звучанию. Ну нельзя вместо 6Н1П поставить 6Н2П и ждать адекватного звучания. Это же элементарно! Нельзя в усилителе запросто менять одну лампу на другую и заявлять после этого, что она не звучит, звенит и т.д. и т.п. Все лампы разные, после замены ламп все каскады желательно настраивать в режимы, рекомендованные производителем, и настраивать по минимуму искажений. Нужно придерживаться назначения ламп. Нельзя говорить, что жучка не едет, если загрузить её арбузами под крышу, как делают на азиатских рынках. В изложенном контексте, каждая лампа отрабатывает заложенные в неё параметры. Прочтите лучше классику. У Николая Гоголя написано про двух наблюдателей, рассуждающих про тележное колесо, которое не доедет до Москвы. Так вот эти крестьяне оказываются гораздо более квалифицированными в своём роде, чем большинство болтунов на форумах по ламповой схемотехнике. Крестьянин видит загрузку телеги и сопоставляет с качеством и назначением колеса. Отсюда получается вывод, адекватный обстоятельствам и здравому смыслу. Примечательно, что от типа выбранных исправных ламп качество "звучания" ЛУМЗЧ зависит мало.

                                 Евгений Бортник, Россия, Красноярск, май 2015

30 комментариев

by Mishika on Втр, 04/11/2017 - 16:13
Здравствуйте, Евгений. Несколько не согласен с Вами по поводу стиля изложения, но с технической стороной согласен полностью. По поводу стиля - нет смысла переубеждать сторонников однотакта. Если человек ищет "звук" и "окраску" в приборе, единственное назначение которого - донести усиленный сигнал с минимумом изменений/искажений исходного материала, а Вы пытаетесь доказать, что пуш-пул, по определению меньше искажающий сигнал, лучше, чем однотакт, который схемотехнически устарел с 50-х годов - на мой взгляд, это как обратить верующего в другую веру. Такие люди не доверяют приборам, настраивая усилитель "на ух", перетыкают лампы на ходу и т.п. Читал в сети даже такие перлы "после однотакта не могу слушать двухтакт - ну не хватает мне нескольких процентов второй гармоники!". Для многих владельцев ламповых усей комплекс Шмелева и Спектралаб - гораздо меньший показатель качества, чем собственный слух. Который, зачастую, вследствие этого и испорчен. Однотакт, имхо, оправдан только в случае малой мощности и невысоких требований к качеству выходного сигнала. Например, сейчас ваяю небольшую радиолу для дочи, чтобы не пропадала сотня детских виниловых пластинок - для мощности в 1-1.5 ватта вполне достаточно однотакта на 6ф5п, и то в ультралинейку и с глубокой ООС. А что касается уся для радиокомплекса - только двухтакт, однозначно. Что касается утверждений, что 5 ватт достаточно для дома - есть понятие динамического диапазона, и при такой мощности однотактный дохлик непригоден для прослушивания бОльшей части музыки, хоть какой чуйки будет акустика. Конечно, можно и однотакт сваять на 15-20 ватт, но цена его будет в несколько раз выше двухтакта такой же мощности при сомнительном качестве звука. Настраивал ламповики по приборам - только настройка помогает вытянуть максимум из схемы. И на слух, кстати, это заметно вполне - до настройки - так себе, после - не хуже, чем мой эталонный "Линсли-Худ", на который Вы мне в свое время презентовали выходные транзисторы. Ну и как можно настроить усилитель на слух, когда после настройки по приборам нелинейные и интермодуляционные искажения снижаются с нескольких процентов до нескольких десятых процента?! Насчет трансформаторов - согласен с тем, что это главный элемент лампового усилителя, но есть нюанс. Проблема в отсутствии наличия :-)) тонкого качественного железа. И если разрезные сердечники при исходных более лучших характеристиках можно брать только как есть, то броневые пластины я могу отжечь бескислородно, благо кузня под рукой. Вы, наверняка, знаете, что со временем характеристики трансформаторной стали "текут", а отжиг в бескислородной среде помогает их восстановить. Да и лаком покрыть для себя, любимого, не лень. А насчет конструктива - так и буржуины разные трансы применяют, Квод тот же самый выходники броневые. Япы некоторые стержневые однокатушечные (правда, я думаю, это бред дизайнера, а не технически оправданное решение). Гнат вообще на торы перешел. Но сам я следом буду мотать пару стержневых двухкатушечных - имхо, для двухтакта симметрия обмоток не последнее дело.

by Evgenij Bortnik on Втр, 04/11/2017 - 17:45
Спасибо за сообщение, Михаил. Готов подробнее обсудить особенности влияния тонкого железа или толстого железа на режимные характеристики лампового усилителя. Будет очень интересно узнать аргументированную точку зрения.

by Mishika on Втр, 04/11/2017 - 19:32
Евгений, все известно до нас. Тоньше железо - меньше токи Фуко - меньше ток ХХ, меньше искажения - выше КПД. Правда, до известного предела. Иначе - падает коэффициент заполнения окна. И тогда при тех же габаритах падает КПД и увеличивается расход меди или при увеличенных габаритах увеличивается стоимость всего трансформатора. Не зря для ТВЗ обычная толщина пластин 0,35 мм, есть, насколько знаю, звуковые трансы и дроссели с толщиной пластин 0,3 мм. Тоньше не слышал. В силовых же пластины толще. От 0,5 мм. Самые поганые силовые трансы, которые я знаю - от бесперебойников. В них пластины толстые, до 1 мм. И провод тонкий, явно тоньше, чем позволяет габаритная мощность железа. Очевидно, потому что рассчитан такой транс, как правило, на 5-10 минут работы. Но мне кажется, что если пластины толщиной 0,3 - 0,4 уже есть, то более критична технология изготовления пластин, чем 0,3 или 0,4. Основная лигатура трансформаторной стали - кремний. После прокатки в лист, как правило, не отжигается ( промышленный отжиг рулонов катаной стали довольно дорогое удовольствие), и независимо от того, горячий прокат или холодный, образуется в той или иной мере наклеп, ухудшающий магнитные свойства (в частности, значительно увеличивается коэрцитивная сила). Дальше - резка или штамповка, а это опять наклеп. Кроме того, далеко не все магнитопроводы собирают из лакированных пластин. И лакированные, и нелакированные пластины берут за года (а в нашем случае, часто и за десятилетия) кислород из воздуха, сталь стареет (термин не бытовой, а металлургический) а кислород - элемент, который губителен для магнитных свойств стали. Собственно, и для всех других свойств. Для удаления наклепа и кислорода из пластин и производится отжиг. В бескислородной среде удаляется наклеп, в вакууме и бескислородной азотно-водородной - и наклеп, и кислород. Вакуум и азотно-водородная среда дают разницу в коэрцитивной силе в 2 раза. Наклеп вообще резко повышает коэрцитивную силу - еще в 2, а то и в 4 раза. Даже при прокатке. Поэтому даже простой бескислородный отжиг резко улучшает магнитные свойства трансформаторной стали. Сравните: отожженная трансформаторная сталь - коэрцитивная сила 30-35, она же не отожженная наклепанная - до 150. Магнитная проницаемость при наклепе вообще катастрофически падает.

by Evgenij Bortnik on Втр, 04/11/2017 - 20:12
Ну что же, логично. Тоньше железо - меньше токи Фуко - меньше ток ХХ, а вот дальше логическая цепочка требует уточнения. Меньше искажения - выше КПД, тоже логично, а дальше логическая цепочка требует уточнения. Индукция в железе выходника не более 0,7 Тл, а коэрцитивную силу подай огромную. Требуется разъяснение :)))

by Mishika on Втр, 04/11/2017 - 20:40
Не понял, кому подать огромную коэрцитивную силу:-)) Высококоэрцитивные материалы имеют широкую петлю гистерезиса, а следовательно большие потери на перемагничивание и, применительно к ТВЗ, искажения звука. Может быть, Вы имели в виду индукцию насыщения? Это так, и поэтому пермаллои не используются в ТВЗ, именно из-за низкой индукции насыщения - не могут отработать большую мощность сигнала, зато прекрасно используются, например, в микрофонных трансах. А трансформаторная сталь имеет гораздо большую индукцию насыщения, как правило не менее 1Т, что и позволяет ей работать в выходных каскадах.

by Evgenij Bortnik on Втр, 04/11/2017 - 20:50
Вот и мне подумалось, зачем Михаилу коэрцитивная сила? Особенно в железе. Однако давайте поподробнее про высокочастотные особенности поведения железа. И какие есть способы не доводить индукцию до насыщающих значений.

by Mishika on Втр, 04/11/2017 - 21:34
Так я и писАл, что отжиг СНИЖАЕТ коэрцитивную силу в разы, УВЕЛИЧИВАЕТ магнитную проницаемость в разы. А способов не доводить индукцию до насыщения два - либо снижать ее в магнитопроводе, либо применять материал магнитопровода с заведомо более высокой индукцией насыщения. Которая, кстати, в нашем случае, зависит только от химсостава стали и отжигом не регулируется. Причем, бОльшая индукция насыщения выводит наш транс на более линейный участок петли гистерезиса, что уменьшает искажения. Про ВЧ в железе не скажу, кроме того, что здесь как раз пластины меньшей толщины - лучше, из-за тех же токов Фуко. Но, предполагаю, что в диапазоне частот лампового усилителя достаточно грамотного секционирования для того, чтобы об этом не думать. Делаю секции по рекомендациям Василича, полоса вверх вполне меня устраивает. Кстати, по ВЧ тор, с его минимальной индуктивностью рассеяния, наверное, лучше себя покажет - не пробовал, это предположение. Не зря он сам торы стал использовать - там вряд-ли секций много, может и совсем нет - сколько обмоток, столько и секций, а ВЧ, скорее всего, лучше, а не хуже.

by Evgenij Bortnik on Втр, 04/11/2017 - 21:42
Понятно, понятно :))) много текста рассеивает внимание. Видимо пока я читаю ваши абзацы от начала до конца, теряю смысл изречений :)) Михаил, это видимо у меня уже старческие изменения :) Неужели вы в самом деле готовы заниматься столь суровым занятием как отжиг? И второй вопрос по существу, расшифруйте способы "снижать индукцию в магнитопроводе" - "не доводить до насыщения", для телезрителей конечно. Поскольку именно об этом я спрашивал. И насколько справедливы соображения по кислородную экспансию во внутренние слои железа. Не кажутся ли вам эти слова преувеличением? Ну так, чтобы остаться в рамках здравого смысла.

by Mishika on Втр, 04/11/2017 - 22:43
Уверяю Вас, Евгений, поскольку я кузнец-клиночник, ко всему прочему, отжиг для меня - элементарная процедура, давно освоенная. Вот ковка и закалка - это да, сложнее в разы)). По поводу удаления кислорода из стали - во первых, содержание его в стали мизерно, но сильно влияет на свойства. И трансформаторная сталь, по хорошему, должна подвергаться отжигу именно в вакууме или водородно-азотной среде. Но все, что я прочитал по поводу технологии производства пластин трансформаторов, в лучшем случае подразумевает отжиг рулонов прокатанной стали. И то редко. Готовые штампованные/рубленые пластины никто не отжигает. Поэтому и считаю, что простой бескислородный отжиг, удаляя наклеп, как минимум в 2 раза снижает коэрцитивную силу и увеличивает магнитную проницаемость. То есть, уменьшает площадь петли гистерезиса и потери на перемагничивание. Про изменение свойств трансформаторной стали со временем я не придумал сам, а прочитал у Моргана Джонса. А потом сопоставил со своими знаниями по черной металлургии - во первых, диффузия кислорода в сталь на временных промежутках в десятки лет явно имеет место быть и называется коррозией в газовой среде, и даже частично, думаю, применим термин коррозии в атмосфере, во вторых старение низкоуглеродистой (в нашем случае практически безуглеродистой) стали при комнатной температуре - научный факт. Кстати, старение в данном случае - увеличение прочности и снижение пластичности, т.е. те же признаки, что и при наклепе. А значит, старение явно должно ухудшать необходимые нам магнитные свойства. По поводу не доводить до насыщения. Чтобы снизить индукцию в магнитопроводе - курс физики средней школы - либо уменьшить ток, либо уменьшить кол-во витков обмотки. Но это не наш путь)). Индуктивность мы уменьшать не будем, чтобы по НЧ не просесть, а ток подберем по минимуму искажений. Увеличивая анодный ток мы после последовательного уменьшения искажений или поймаем предел лампы, или загиб петли гистерезиса (близкий к насыщению) и, соответственно, рост искажений. Я думаю, что насыщение в нашем случае не проблема - решается грамотным подбором габаритов ТВЗ. А вот искажения после отжига явно должны уменьшиться. Но поставить чистый эксперимент мне лень и некогда - надо собрать усилитель, наверное, моно, отладить, настроить, потом разобрать ТВЗ, отжечь пластины, потом собрать и заново настроить. При этом подогнать индуктивность транса под бывшую. Тогда минимум искажений в первом и втором случае покажут правоту моей догадки. Но я делаю усилители для себя, а не на продажу, и подобный эксперимент для меня - расточительство. Тогда как отжиг пластин перед сборкой ТВЗ не проблема.

by Evgenij Bortnik on Ср, 04/12/2017 - 06:23
Нормальные соображения. Вот именно края меня и интересуют, поскольку "либо уменьшить кол-во витков обмотки" нам не подходит. Значит линейную токовую нагрузку можно скорректировать увеличением числа витков. И где край? Какие рекомендации могут быть в этом отношении? Ну а соображения про "водородно-азотности", "диффузию кислорода" и наклёп мне очень понравились. Чувствуется глубина переживаний профессионала своего дела за качество. Однако снова возникает опасение, что без оценки меры, эти сведения могут быть использованы бессовестными маркетологами, для раскручивания очередного мифа про специальные звуковые трансформаторы из отожжённого в среде инертных газов, холоднокатанного железа, с добавлением атомарного родона, при облучении заготовки потоком бетта-частиц повышенной активности. Про чистый эксперимент мне тоже понятно, полностью солидарен, и думаю, что с проблемой "чистоты" этого эксперимента дело обстоит ещё хуже. Значимых факторов неравнозначности условий сравнения может оказаться гораздо больше. И финансов такой эксперимент потребует неразумных. А расточительство - для всех нормальных людей расположено за гранью здравого смысла.

Страницы