Tube amplifier - Black velvet

EL84; ECC83

PP topology

Изходна мощност……………………….. 14 W
Честотна лента........................................... 5Hz – 32kHz @-3dB @12W
Входна чувствителност............................. 750 mV
Входно съпротивление.............................. 100 kOhm
Номинален импеданс на товара............... 8 Ohm

Нелинейни изкривявания ......................... 0,6 % @ 12W

Реализирано е отложено включване на анодното напрежение с оглед избягване на студена емисия и осигуряване по-дълъг живот на лампите.
Окабеляването е с посребрен меден проводник на Valab. Спойките са със сребросъдържащ тинол на Stannol.
Изходни трансформатори на старо немско ШЛ-желязо със сечение 12,5кв.см и подходящо секциониране, навити от инж.Петър Стойков.За изходните трансформатори мога да кажа, че размерът има значение. Този усилвател е ярка илюстрация за това.

Усилвателят се характеризира с висока мощност, внушителни баси, ярки средни и кристални високи честоти.

Вече ми зададоха въпрос, дали това е плексиглас. Не, не е плексиглас, а специално тонирано стъкло с една матова и една огледална повръхности. Изработката на стъклените детайли съм поръчал при Кристиан Нейко, както на всички мои усилватели със стъклени елементи в дизайна.

Прехвърлящеите кондензатори, които използвам в моите усилватели са от реномиран производител, което директно се отразява на качеството на звука.

В заключение мога да кажа, че това е един от най-хубавите усилватели, които съм правил.
Да е честит на новият си собственик!
Дано му носи радост!
Жалко, че не можах да му се порадвам по-дълго време.

Защо лампов усилвател

Лампови / Транзисторни усилватели

Превод и адаптация Алекс https://sites.google.com/site/hifiaudiobg/
Източник http://education.lenardaudio.com/en/14_valve_amps_7.html

Всъщност темата е по-обширна и не става въпрос само за усилватели. За да се осъзнае същностната разлика между звученето на лампи и транзистори, не е достатъчно да се изхожда от гледна точка само на устройството на усилвателя. Разбирането на разликите в звука, не може да се обоснове адекватно, без разбиране на общото по между им - говорителя. Ако за товар сложим безиндуктивен резистор, и лампов и транзисторен усилвател ще се държат еднакво. Различията се проявяват тогава, когато за товар имаме говорител.

И така - транзисторните усилватели имат по-високи технически спецификации, в сравнение с ламповите. Но когато, за първи път, са въведени транзисторните усилватели, се забелязва, че те звучат плоско и безжизнено спрямо ламповите. Също така транзисторен усилвател, трябва да бъде два и повече пъти по мощен, за да звучи, също толкова силно като лампов - защо?

Вероятно най-противоречивата и погрешно разбрана функция в ламповите и транзисторните усилватели е отрицателната обратна връзка (ООВ). Недоразуменията се случват, когато техническите функции са вплетени в рамките на морални правила. Един прост пример - да вярваш, че превозните средства с ляв волан са правилни, а с десен волан са грешни. Ето защо трябва да се наложи закон, за да се принудят страните, които карат от грешната страна на пътя, да се обърнат.
Почти изцяло академичната среда заявява, че отрицателната обратна връзка е правилна, и е грешно да липсва. Затова ООВ е била наложена в ламповите усилватели, въпреки че не е била задължителна, за да функционират.

Транзисторни усилватели.

Отрицателната обратна връзка е съществена функция на конвенционалните транзисторните усилватели и те не могат да функционират без нея.

Транзисторния усилвател има два входа описани като "сравнител". Неинвертиращия "+" вход е свързан със входния сигнал. Инвертиращият "-" вход е свързан към изхода на усилвателя чрез R1 (отрицателна обратна връзка). Сигнала на двата входа се сравнява, така че изходния сигнал на усилвателя да съвпада с входния.
Усилването на транзисторния усилвател се определя от съотношението на R1 и R2. Всичко (включително говорители) свързано към изхода няма никакъв ефект върху усилването. Няма разлика в усилването независимо дали има товар или не или дали има какъвто и да било товар. Изходното напрежение ще бъде резултат от съотношението на R1 и R2. Ако окъсим изхода с отверка, транзисторния усилвател ще се опита да осигури правилното изходно напрежение, което е функция на R1 И R2. Ако защитата от късо съединение не сработи достатъчно бързо, усилвателя ще се разруши.

 

Нулев изходен импеданс. Транзисторния усилвател дава вид на високоговорителя (товара), че той е късо съединение от другата страна. Всеки електричен сигнал, който се прилага външно към изхода на усилвателя, се подава обратно (обратна връзка) чрез R1 към инвертиращия вход, който усилва в обратна посока (на 180 градуса) и моментално отменя (окъсява) сигнала на външния източник.

Звуковата бобина генерира електричество, тъй като се движи в магнитно поле. Максимално електричество (обратно ЕДН - електро движещо напрежение) се генерира, на честотата на основния резонанс Fs. Обратното ЕДН, се подава чрез R1 на инвертиращия вход, който усилва в обратна посока (180 градуса) и моментално окъсява, демпфа (заглушава) резонанса на говорителя. Нулевият изходен импеданс се описва, като 100% дъмпинг фактор.

Импеданс на говорителя. Импеданса е съпротивлението R, което варира в зависимост от честота, и това включва всички конусни говорители. Съпротивлението на звуковата бобина по постоянен ток (DC) на повечето 8 омови говорители е около 6 ома. Повечето конусни говорители, са 8 ома само между 400Hz до 600Hz.

На основната резонансна честота (Fs) импеданса на говоителите нараства рязко до 30 - 40 ома, както виждате в картинката по горе. Над 600Hz, импеданса на звуковата бобина на повечето говорители започва да нараства поради индуктивното си реактивно съпротивление и може да достигне 20 до 60 ома при 10kHz. Импеданса на говорителя варира от около 400% в целия честотен диапазон. Някой говорители имат вътрешен пръстен, например меден пръстен на централния полюсен накрайник, даващ на късо магнитното поле, така че да сведе колебанията на импеданса до минимум, но това обаче намалява ефективността на говорителя.

 Мощността е обратно пропорционална на импеданса на говорителя.

С транзисторен усилвател, мощността подавана към говорителя е в зависимост от неговия импеданс. Когато се увеличава импеданса на говорителя, мощността пада, и обратно. В горната картинка, импеданса на резонансната е 32 ома, следователно мощността намалява до 25%. Само между 200 и 600Hz говорителя е 8 ома. На 10kHz импеданса е 32 ома и мощността намалява до 25%.
Поради промениящия се импеданс на звуковата бобина, говорителя получава максималната мощност в средните честоти и минимална мощност при бас и високи честоти.

Лампови усилватели. Ламповите усилватели не изискват отрицателна обратна връзка, за да функционират. Основната цел на ООВ е да се поддържа усилването и да се предостави демпфане на говорителя. Само една малка част от отрицателната обратна връзка може да се прилага, преди усилвателя да започне да самоосцилира (самовъзбуждане).

Лампов усилвател без отрицателна обратна връзка *(само за тетродно свързване) ще се опита да осигури постоянен (неизменен по величина) ток на вторичната намотка на изходния трансформатор. Когато импеданса на говорителя се увеличи, то същото прави и изходното напрежение на вторичната на изходния трансфорамтор. Един 8 ома говорител, на резонансната си честота Fs е около 20 до 30 ома. Изходното напрежение от лампов усилвател ще нарастне в опит да поддържа незименен тока през говорителя.

*При тетродното свързване, екраниращите, 2-ри решетки са свързвани с отделен филтриран източик на положително захранващо напрежение (не ултралинейно). Независимо дали изходните лампи са тетроди, лъчеви тетроди или пентоди.

Ако импеданса на говорителя на резонансната честота се увеличи х 4 до 32 ома, изходното напрежение също ще се увеличи х 4 и мощността също ще нарастне х 4. Между 200Hz и 600Hz импеданса на говорителя ще бъде 8 ома, усилването ще бъде нормално. На 10kHz импеданса на говорителя е 32 ома, усилването и мощноста ще се усилят х 4. Също така никакви сигнали от говорителя, като обратно ЕДН, не се подават обратно. Говорителя не е демпфан и му е позволено да резонира свободно. Изходния импеданс на лампов усилвател в тетродно свързване, без обратна връзка е безкрайно. Дъмпинг фактора е 0.

 Мощноста е право пропорционална на импеданса на говорителя.

Прилагането на отрицателната обратна връзка на лампов усилвтел намалява изходния импеданс и прилага демпфане на говорителя.
Някой ранни лампови Hi-Fi усилватели са имали 3 позиционен превключвател на задния панел на усилвателя, за да се даде възможност с отрицателната обратна връзка, да бъде настройвано коректно демпфането на говорителя. Независимо в каква степен се прилага отрицателна обратна връзка в лампов усилвател е невъзможно да се постигне нулев изходен импеданс (100% дъмпинг фактор) подобно на транзисторните усилватели.

Сравнение

Ако си представим един говорител, който няма вътрешно реактивно съпротивление и съдържа перфектен 8 ома резистор за целия честотен спектър ще има малка слухова разлика между лампов и транзисторен усилвател. За всички конусни говорители е присъщо високо реактивно съпротивление и импеданса варира в целия честотен спектър (около 400%). За това, защото ламповите и транзисторни усилватели работят по противоположен начин, зависещ от промяната на импеданса, разликите в звученето са силно забележими.

С повечето конусни говорители, транзисторните усилватели изглежда че звучат плоско и безжизнено, басът и високи честоти изглеждат мъртви, като че ли одеало е покрило говорителя.

-Лампов усилвател - мощността е право пропорционална на импеданса на говорителя.
Следователно: мощността расте, когато импеданса на говорителя се увеличава.

-Транзисторни усилватели - мощността е обратно пропорционална на импеданса на говорителя.
Следователно: мощността намалява, когато импеданса на говорителя се увеличава.

Когато слушаме лампов усилвател, баса и високите честоти изглеждат сякаш извират, живи, ясни и детайлни. Ако се даде възможност за сравнение, всяко човешко същество с уши ще чуе разликата и ще изберете лампов усилвател, като предпочитана опция за слушане.
Всеки музикант (китарист или басист), незабавно признава по яркия отговор на ламповия усилвател. Музикалните инструменти-усилватели (Fender, Marshall и др.) останаха с ламповата технология, поради тази причина.

Но някой аудиофилски тонколони, умишлено са проектирани да имат гладка честотна характеристика само с транзисторни усилватели. Средночестотния говорител може да бъде 8 ома, високочестотния - 4 ома, следователно два пъти повече мощоност, ще се отдава във високите честоти.
Когато такива ОТ се захранват от лампов усилвател, високочестотния говорител ще получава 1/2 от мощността в сравнение с 8 омовия средно честотен говорител. Високите честоти ще звучат слабо. Озвучителните тела, които са умишлено проектирани да имат нисък импеданс при високи честоти, за да се получи по-уеднаквена честотна характеристика с транзисторен усилвател, няма да дадат права АЧХ, когато са захранвани от лампов усилвател.

Ултра-линеен усилвател. Екраниращата решетка, действа като модулира усилването на лампата в обратна фаза спрямо анода. Това действа като автоматична отрицателна обратна връзка, която премахва повечето, ако не и всички остатъчни изкривявания, създадени от изходни лампи и изходния трансформатор.

Тази локална обратна връзка, изведена от 50% на първичната на изходния трансформатор към екраниращите решетки, в резултат на говорителя свързан към вторичната образува структура на ултралинейна обратна връзка. Изходния импеданс на вторичната намотка има тенденция да се отразява на импеданса на говорителя. Забележителен резултат, е че това отражение връху импеданса може естествено да поддържа константа мощност на говорителя, над честотния спекър, осигурявайки идеално демпфане, което позволява на говорителя да даде най-приятен музикален сигнал.

Тази фундаментална разлика във физиката между ламповите и транзисторните усилватели, рядко е разбирана или посочвана от мнозинството от самостопровъзгласилите се аудио експерти, меломани рецензенти, учебници, уеб сайтове или форуми...

Въпреди всичко, много хора, обладани от манията за перфектни технически спецификации, влизат във вътрешно противоречие със себе си, като избират да бъдат "прави", вместо да изберат да бъдат щастливи...

Дъмпинг фактор

Дъмпинг фактор

Когато мембраната на високоговорителя вибрира, тя задейства и бобината на говорителя, като микрофон и генерира на електрически сигнал. Генерирания сигнал е обратно Електро Движещо Напрежение. Това е електрически сигнал, който протича през кабела до изхода на усилвателя и след това се връща в говорителя. ЕДН е с обратен полеритет на движението на говорителя и индуцирането в намотката на говорителя намаля инерцията на мембраната му. Когато мембраната на говорителя се движи напред ЕДС дърпа говорителя назад и обратно.

Дъмпинг фактор – величина, която изразява способността на усилвателя да контролира движението на говорителя. Усилвателите изпращат електрически изпулси към бобините на говорители и в резултат се задвижва мембраната. Когато сигнала прекъсне, говорителя е набрал инерция и не спира веднага, което води до изкривяване и неточности в звуковата картина.

Дъмпинг факторът е равен на товарния импеданс, разделен на импеданса на изхода на усилвателя. Ако импеданса на говорителя е 8 ома, а импеданса на изхода на усилвателя е 0,01 ома, то дъмпинг фактора е 800. Импеданса на говорителя, и импеданса на изхода на усилвателя варират с различните честоти на звуковата картина, както и дъмпинг фактора заедно с тях.

Колкото по-малък е импеданса на изхода на усилвателя, толкова по-голям е дъмпинг фактора. Дъмпинг фактор равен на 1000 се счита за висок. 

Как можем да изчислим дъмпинг фактора на своя усилвател.
Трябва да изчислим първо изходното съпротивление на усилвателя. При еднакъв входен сигнал измериме напрежението на изхода без натоварване Ео и с натоварване U при определено съпротивление R на ОТ и кабела. Така получаваме ro.

И вече стигаме до коефициента на демпфиране /дъмпинг фактора/, който е отношение на съопротивлението на товара и изходното съпротивление на усилвателя.

Заключение.

Ламповите усилватели обикновено имат нисък ДФ, около 3 до 10.
Транзисторните имат ДФ над 30.
Затова ламповите усилватели имат по-слаб контрол над басовият говорител.
Баса „не може да спре”.
Това създава усещане за за по-силен бас.
Разбира се има и изключения.
При двутактните стъпала, където обратната връзка е приемлива, с примерно 20dB ОООВ усилвател с EL-34 има дъмпинг фактор от порядъка на 50.

Цирклотрон с 6ф5п

.

 

Да направиш цирклотрон е предизвикателство за всеки конструктор на лампови усилватели.
В нета ми попадна интересна схема на цирклотрон с 6ф5п.
http://tubesound-ru.livejournal.com/73306.html
Идеята веднага ми легна на сърцето.
Първото, което ще направя е да преработя схемата според моите разбирания.
Преработвам най-напред захранването, предизвикало полемика в аудиофорума.
Блазни ме да преработя фазоинвертора. Целта е да заменя пентодът, който е включен в триоден режим с чист триод.
Фазоинверторното стъпало е от типа "фазоинвертори с разделено натоварване".
С такъв фазоинвертор се постига добро балансиране на рамената.
Тъй като в този тип фазонвертоно стъпало няма усилване, то няма и особено големи изисквания към лампата.
Смятам да използвам ЕСС83, 6н2п или 6н9с.

Вариант на променената схема - неокончателна.
Смятам да преизчисля всички стойности на елементите и да експериментирам някои промени още. 

Оказа се, че по схемата трябва да се направят още дребни промени.

Когато стане готов ще публикувам окончателната схема.

 Стилизирана схема на цирклотрон,
която по щастливо стечение на обстоятелствата припознах, като част от логото ми за месинговата табела на ампа - в средата са инициалите ми

Почти няма писано за топологията на цирклотрона на български език.
Ще се постарая да внеса малко яснота по въпроса.

Предимство на цирклотрона е, че съчетава качеството на SE и мощността на РР усилателите.
В правотоков режим крайните лампи работят съответно в триоден или пентоден режим. В променливотоков режим лампите са свързани паралелно. Анодът на едната лампа в крайното стъпало е свързан с катода на другата през захранване. Цялата схема е свързата през изходния трансформатор/автотрансформатор към земя. Това отличава цирклотрона от двутактната топология, където лампите са свързани последователно по променлив ток.
В резултат съпротивнението на товара между катодите на крайните лампи в цирклотрона е равно приблизително на 1/4 от товара на РР изходно стъпало, изпълнено със същите лампи.
За цирклотрон входното съпротивление на трансформатора/автотрансформатора е обикновено между 600 и 1600 ома в зависимост от използваните крайни лампи.
Изискванията към изходния трансформатор/автотрансформатор не са толкова големи, както при другите топологии на лампови усилватели. Това ги прави евтини и лесни за изработване.

Недостатък е, че са необходими развързани/плаващи захранвания - по 2 за канал.
Двата източника на захранване са свързани към автотрансформатора, чиито среден извод е замасен. Ако "клатенето" на крайните лампи през първа решетка се случва спрямо маса, то това би съответствувало на клатенето на обикновен катоден повторител или трябва да обезпечава необходимия размах между катод и първа решетка. В реалните схеми на цирклотрон този недостатък се решава частично, като захранването на драйверите се взема от захранването на противоположната крайна лампа.

Пресмятане на автотрансформатор за цирклотрон:
Това няма къде другаде да прочетете, тъй като конструкторите пазят тайните си и не ги споделят безвъзмездно. Аз пък не мисля, че такива неща трябва да се крият. Ще споделя метода на изчисление до който достигнах, и който се оказа съвсем лесен.
И така.
Направих набързо една примерна схема, с която да поясня методиката.

В ляво е схема на автотрансформатор, а в дясно на изходен трансформатор със същите параметри.
Видно от схемата намотките на чиито изводи се свързва озвучителното тяло са по-дебели.
Преводното отношение се пресмята, като общият брой навивки се раздели на броя на навивките за озвучителното тяло.
В посочения пример преводното отношение за 4 омови колони е 1740/100=17,4
Входното съпротивление на автотрансформатора изчисляваме, като квадрата  на преводното отношение умножим по импеданса на озвучителното тяло или по 4 за конкретния случай.
Получаваме 1211 ома входно съпротивление за този автотрансформатор.
Сега да видиме как се изчислява броят на навивките за 8 омови озвучителни тела.
Делим входното съпротивление 1211 ома на съпротивлението на озвучителните тела 8 ома и вадим корен квадратен от резултата. Така получаваме преводното отношение - 12,3.
Общия брой навивки 1740 разделяме на преводното отношение необходимо за 8 омови озвучителни тела 12,3 и получаваме 141 навивки.
Съответно ги разпределяме от двете страни на извода, свързан към маса, за да получим симетрия.
На начина по който се определя дебелината на проводниците няма да се спирам.
При тези автотрансформатори също може да се прави елементарно секциониране. Навиват се първо навивките с по-тънък проводник за едното рамо в един слой, след това се навиват навивките с по-добел проводник за ОТ в средна секция и накрая се навиват навивките с по-тънък проводник на другото рамо в най-горна секция.

Магнитопровода няма въздушна междина.
За усилвател с 20 вата изходна мощност е необходим магнитопровод около 7 квадрата.
За малък проект, като този 3,5 квадрата ще са напълно достатъчни.




Напредък по моя мини проект:
Защо точно 6ф5п?
6ф5п, според американските конструктори на лампови изделия, е най-сполучливата лампа от този вид.
Според мнозина тя "свири" в пъти по-добре от ECL86, чиито аналог се явява.

Въпроса с четирите развързани захранвания вече съм решил принципно.
Остава да ги реализирам на практика.


Кутията също е почти готова.
С такъв материал съм работил и при други мои проекти http://stoyants-diyprojects.blogspot.com/2014/03/ecl-86.html
На снимките еталбонда е още с предпазното фолио и не са слепени кутиите.
Лошо ги изрязаха този път, с тъп фрезер и в резултат се получиха груби срезове с много спорадични мустаци и дефекти.
Може да се наложи да китвам ръбовете и да пребоядисам цялата кутия.

Вече става видна, каква ми е идеята за дизайна. Скоро ще започна да прехвърлям частите от работното шаси в кутията.

Вече са готови изходните автотрансформатори на цирклотрона, навити на фреснско желязо с изключителни параметри и оформени в неподражаемия стил на майстора.

Термосвиваемият шлаух се оказа безценен за този проект.

Посребреният проводник с изолация от термосвиваем шлаух е подходящ избор за опровадяване на усилвателя.

Нямайки търпение налепих елементите набързо, без много да ги подреждам на този етап.

Набързо спретнах едно импулсно захранване, с четири независими анодни.
Това е ВРЕМЕННО, докато ми навият истински трансформатор с 4 независими анодни.

Държи 4х40мА на 180 волта.

Включих го и взе, че свирна най-накрая. Резултата е доста обнадеждаващ. Както напоследък се изразяват се получи много як бас с чисти среди и невероятни високи. Не мога да повярвам, че с тези лампи постигнах толкова висока мощност.

На този етап все още нищо не е прецизно настроено. Това ще стане, когато е готов истинският захранващ трансформатор.

Няма такъв звук!

Чакам захранващият трансформатор с 4 анодни!


Библиография:
http://www.tubecad.com/2012/11/blog0250.htm
http://www.klausmobile.narod.ru/notebook/nb_03_circlotron_r.htm
http://www.tornadoacoustics.ru/forum/7-352-1
http://rh.adsh.org.ua/viewtopic.php?id=1912