Делаем внешнюю USB звуковую карту. Часть 3. Ламповый предварительный усилитель на 6Н6П.
Продолжим эпопею по сборке самодельной звуковой карты. В предыдущих статьях (Часть1, Часть2) было описано изготовления самого блока Usb кодека, а также фильтра нижних частот. В этой статье будет описана сборка лампового предварительного усилителя. Так как сигнал звуковой частоты с фильтра нижних частот слабоват для раскачки усилителя мощности, то необходимо дополнить конструкцию предварительным усилителем. Сразу была идея сделать «пред» ламповым, так как нравиться работать с лампами, да и звук уж больно хорош!
Да и как звучит:
«Звуковая USB карта с ламповым усилителем!»))). Ну, перейдем к делу!
В результате умозаключений и раздумий, а также изучения материала вот отсюда и отсюда родилась вот такая схема:
В основу данной схемы был положен стандартный реостатный каскад на триоде:
Усиливаемый сигнал подается на управляющую сетку лампы л1. Под действием этого сигнала в анодной цепи лампы возникает пульсирующий ток, а на сопротивлении нагрузки Ra1 формируется напряжение усиливаемого сигнала. Падение напряжения на резисторе Ra1 с возрастанием анодного тока увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения на аноде лампы. при подаче максимального входного напряжения на сетку лампы, напряжение на аноде минимальное и наоборот. Конденсатор Ср1 препятствует прохождению постоянного анодного напряжения на следующие каскады. Резистор Rс1 — резистор утечки сетки — обеспечивает стекание сеточных зарядов на катод, а так же служит для подачи на сетку отрицательного напряжения смещения. Величина сопротивления резистора Rа1 не зависит от частоты, однако, коэффициент усиления такого каскада не остается постоянным во всем диапазоне частот. Уменьшение коэффициента усиления на низших частотах объясняется действием делителя напряжения, образованного конденсатором Ср1 и резистором Rс2. При уменьшении частоты входного сигнала сопротивление конденсатора Ср1 увеличивается, что приводит к перераспределению напряжения на делителе и к уменьшению напряжения, подаваемого на вход следующего каскада. С увеличением частоты сигнала сопротивление конденсатора Ср1 уменьшается до такого значения, что им можно пренебречь по сравнению с сопротивлением резистора Rс2. Однако в определенный момент на величину коэффициента усиления каскада начинают влиять паразитные емкости, например выходная емкость лампы первого каскада, емкость монтажа, а также входная емкость следующего каскада. Эти емкости шунтируют сопротивление нагрузки, тем самым уменьшая напряжение, подаваемое на вход следующего каскада.
На величину коэффициента усиления каскада решающее влияние оказывает величина сопротивления нагрузки Rа1. Однако величина сопротивления резистора Rа1 должна выбираться так, чтобы это не привело к значительному понижению постоянного напряжения на аноде лампы Л1. Резистор Rk1 и конденсатор Ск1 — элементы автоматического смещения. Вообще, сопротивление анодного резистора должно быть в пределах 3-5 (иногда до 10)Ri, где Ri – внутреннее сопротивление лампы. Если оно не указано, применяем основное уравнение лампы m=SRi, где m – коэффициент усиления, S – крутизна характеристики. Все эти значения можно взять из справочников по лампам, коих в интернете море.
Вот такая вот теория. Я выбрал эту схему в связи с простотой расчета и настройки данного каскада. Я применил в своей схеме двойной триод 6Н6П Выбор мой пал на него, потому, что хотелось к предварительному усилителю подключать еще и наушники, а эта лампа очень хорошо подошла для этих целей.
Нашел вот еще программу «Расчет лампового усилителя V1.0»
Решил попробовать просчитать в ней. Сперва добавил параметры лампы 6Н6П в базу данных ламп, так как таковой там не было:
Потом в самой программе произвел расчет:
В принципе, примерно так получилось и у меня, только подкорректировал потом номиналы для параллельного включения триодов.
Включение двух триодов в одной лампе в своей схеме я сделал параллельным. А зачем?
Применение параллельного включения позволяет:
— в два раза уменьшить внутреннее сопротивление лампы
— в два раза увеличить крутизну характеристики
— снизить шумы лампы
Немного пояснений к схеме:
1. Резисторы R5 и R8 необходимы для выравнивания амплитуды сигнала для каждого триода, подбираются экспериментально, это сделано для того, что параметры двух триодов в одном баллоне все таки отличаются друг от друга, особенно коэффициент усиления.
2. Резистор анодной нагрузки сделан общий для обеих триодов и составлен из четырех двух ваттных резисторов, соединенных параллельно для получения необходимого сопротивления, мощность выделяемая на них составляет около 8 Ватт.
3. Электролитические конденсаторы автоматического смещения С2 и С4 зашунтированы пленочными конденсаторами С3 и С5 — шунтирование электролитов не электролитическими конденсаторами (пленочными) улучшает звукопередачу в области высоких частот. Ёмкость их выбирают на один – два порядка меньше ёмкости электролитических.
4. Выходной конденсатор С6 — качественный пленочный, тут я применил «бутерброд» из нашего К73-17 и филиповсские типа МКТ, вот такие:
Как показало потом прослушивание, звучал этот «бутерброд» ох как не дурно!
5. Резистор R10 — нагрузочный для этого каскада.
6. Важный момент по поводу питания накала ламп. Так как у лампы 6Н6П ток накала равен примерно 750-800 мА, а усилителя потребуется два канала, то если запитывать напряжением 6,3 в обе лампы, накалы которых запараллелены, то получим 1,6 Ампера, а питать хочу постоянкой, дабы избавиться от лишнего фона и наводок. Приличный ток на накал получается! Но нити накала двух ламп соединил последовательно и запитал от 12 вольт, ток порядка 800 ма, так что обычного стабилизатора 7812 на небольшом радиаторе хватит «за голову».
Теперь следующий важный момент. В момент включения, когда лампы еще не нагрелись и нити накала разогреваются, на выходе предусилителя, а также на входе последующего каскада будут присутствовать все мыслимые и немыслимые наводки, проще говоря пока лампы не выдут
на свой рабочий режим, вход последующего усилителя мощности будет просто висеть «никуда не подключенным», когда лампы разогрелись, то все это «колдовство» конечно же исчезнет.
Чтоб избавиться от этого неприятного эффекта, собрал простое реле времени, которое включает реле с задержкой около 5 секунд. Реле, в свою очередь, своими нормально замкнутыми контактами, в момент включения коротит выход на общий провод, а по истечении
времени выдержки размыкает выход от общего провода. Вот схема:
Реле использовал наше, отечественное РЭС55. Во-первых, оно герметичное герконовое, во-вторых, в железном корпусе, от корпуса есть отдельный вывод, его соединил с общим проводом, дабы избежать наводок на контакты.
Поставил их две штуки, так как у этого реле только одни нормально замкнутые контакты, катушки их соединил параллельно.
Вот цоколевка этого реле:
Теперь чем все это дело запитать. Тут уже проблем нет, все уже давно пройдено!
Для питания использовал трансформатор ТАН-34
Для питания анодов ламп применил электронный дроссель на полевом транзисторе, как в усилителе для бас-гитары
Для питания нитей накала — обычный стабилизатор 7812.
Вот, собственно схема:
Полевой транзистор в электронном дросселе используется типа 2SK2996 со стабилитроном внутри. В цепь общего провода стабилизатора 7812 включен диод, чтоб поднять напряжение примерно до 12,6 вольт.
Предварительный усилитель хотел сперва собирать навесным монтажем, но затем передумал. Потратил часика два, но развел плату на два канала. Изготовил плату, впаял детальки.
Ламповые панльки использовал вот такие, немножко их потом доработав
Вот, что получилось:
Блок питания так же был собран на печатной плате:
Файлы печатных плат предусилителя и блока питания
Было произведено прослушивание данного лампового девайса, звук очень достойный, хорошие мясистые не бубнящие низы очень порадовали. Получился, как говорят «теплый ламповый звук». С этой частью все. Следующая часть уже будет финальной, будет описано изготовление светодиодного индикатора уровня, а также оформление всего в корпус, который сейчас пока ищу.
Вот все печатные платы
Да и как звучит:
«Звуковая USB карта с ламповым усилителем!»))). Ну, перейдем к делу!
В результате умозаключений и раздумий, а также изучения материала вот отсюда и отсюда родилась вот такая схема:
В основу данной схемы был положен стандартный реостатный каскад на триоде:
Усиливаемый сигнал подается на управляющую сетку лампы л1. Под действием этого сигнала в анодной цепи лампы возникает пульсирующий ток, а на сопротивлении нагрузки Ra1 формируется напряжение усиливаемого сигнала. Падение напряжения на резисторе Ra1 с возрастанием анодного тока увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения на аноде лампы. при подаче максимального входного напряжения на сетку лампы, напряжение на аноде минимальное и наоборот. Конденсатор Ср1 препятствует прохождению постоянного анодного напряжения на следующие каскады. Резистор Rс1 — резистор утечки сетки — обеспечивает стекание сеточных зарядов на катод, а так же служит для подачи на сетку отрицательного напряжения смещения. Величина сопротивления резистора Rа1 не зависит от частоты, однако, коэффициент усиления такого каскада не остается постоянным во всем диапазоне частот. Уменьшение коэффициента усиления на низших частотах объясняется действием делителя напряжения, образованного конденсатором Ср1 и резистором Rс2. При уменьшении частоты входного сигнала сопротивление конденсатора Ср1 увеличивается, что приводит к перераспределению напряжения на делителе и к уменьшению напряжения, подаваемого на вход следующего каскада. С увеличением частоты сигнала сопротивление конденсатора Ср1 уменьшается до такого значения, что им можно пренебречь по сравнению с сопротивлением резистора Rс2. Однако в определенный момент на величину коэффициента усиления каскада начинают влиять паразитные емкости, например выходная емкость лампы первого каскада, емкость монтажа, а также входная емкость следующего каскада. Эти емкости шунтируют сопротивление нагрузки, тем самым уменьшая напряжение, подаваемое на вход следующего каскада.
На величину коэффициента усиления каскада решающее влияние оказывает величина сопротивления нагрузки Rа1. Однако величина сопротивления резистора Rа1 должна выбираться так, чтобы это не привело к значительному понижению постоянного напряжения на аноде лампы Л1. Резистор Rk1 и конденсатор Ск1 — элементы автоматического смещения. Вообще, сопротивление анодного резистора должно быть в пределах 3-5 (иногда до 10)Ri, где Ri – внутреннее сопротивление лампы. Если оно не указано, применяем основное уравнение лампы m=SRi, где m – коэффициент усиления, S – крутизна характеристики. Все эти значения можно взять из справочников по лампам, коих в интернете море.
Вот такая вот теория. Я выбрал эту схему в связи с простотой расчета и настройки данного каскада. Я применил в своей схеме двойной триод 6Н6П Выбор мой пал на него, потому, что хотелось к предварительному усилителю подключать еще и наушники, а эта лампа очень хорошо подошла для этих целей.
Нашел вот еще программу «Расчет лампового усилителя V1.0»
Решил попробовать просчитать в ней. Сперва добавил параметры лампы 6Н6П в базу данных ламп, так как таковой там не было:
Потом в самой программе произвел расчет:
В принципе, примерно так получилось и у меня, только подкорректировал потом номиналы для параллельного включения триодов.
Включение двух триодов в одной лампе в своей схеме я сделал параллельным. А зачем?
Применение параллельного включения позволяет:
— в два раза уменьшить внутреннее сопротивление лампы
— в два раза увеличить крутизну характеристики
— снизить шумы лампы
Немного пояснений к схеме:
1. Резисторы R5 и R8 необходимы для выравнивания амплитуды сигнала для каждого триода, подбираются экспериментально, это сделано для того, что параметры двух триодов в одном баллоне все таки отличаются друг от друга, особенно коэффициент усиления.
2. Резистор анодной нагрузки сделан общий для обеих триодов и составлен из четырех двух ваттных резисторов, соединенных параллельно для получения необходимого сопротивления, мощность выделяемая на них составляет около 8 Ватт.
3. Электролитические конденсаторы автоматического смещения С2 и С4 зашунтированы пленочными конденсаторами С3 и С5 — шунтирование электролитов не электролитическими конденсаторами (пленочными) улучшает звукопередачу в области высоких частот. Ёмкость их выбирают на один – два порядка меньше ёмкости электролитических.
4. Выходной конденсатор С6 — качественный пленочный, тут я применил «бутерброд» из нашего К73-17 и филиповсские типа МКТ, вот такие:
Как показало потом прослушивание, звучал этот «бутерброд» ох как не дурно!
5. Резистор R10 — нагрузочный для этого каскада.
6. Важный момент по поводу питания накала ламп. Так как у лампы 6Н6П ток накала равен примерно 750-800 мА, а усилителя потребуется два канала, то если запитывать напряжением 6,3 в обе лампы, накалы которых запараллелены, то получим 1,6 Ампера, а питать хочу постоянкой, дабы избавиться от лишнего фона и наводок. Приличный ток на накал получается! Но нити накала двух ламп соединил последовательно и запитал от 12 вольт, ток порядка 800 ма, так что обычного стабилизатора 7812 на небольшом радиаторе хватит «за голову».
Теперь следующий важный момент. В момент включения, когда лампы еще не нагрелись и нити накала разогреваются, на выходе предусилителя, а также на входе последующего каскада будут присутствовать все мыслимые и немыслимые наводки, проще говоря пока лампы не выдут
на свой рабочий режим, вход последующего усилителя мощности будет просто висеть «никуда не подключенным», когда лампы разогрелись, то все это «колдовство» конечно же исчезнет.
Чтоб избавиться от этого неприятного эффекта, собрал простое реле времени, которое включает реле с задержкой около 5 секунд. Реле, в свою очередь, своими нормально замкнутыми контактами, в момент включения коротит выход на общий провод, а по истечении
времени выдержки размыкает выход от общего провода. Вот схема:
Реле использовал наше, отечественное РЭС55. Во-первых, оно герметичное герконовое, во-вторых, в железном корпусе, от корпуса есть отдельный вывод, его соединил с общим проводом, дабы избежать наводок на контакты.
Поставил их две штуки, так как у этого реле только одни нормально замкнутые контакты, катушки их соединил параллельно.
Вот цоколевка этого реле:
Теперь чем все это дело запитать. Тут уже проблем нет, все уже давно пройдено!
Для питания использовал трансформатор ТАН-34
Для питания анодов ламп применил электронный дроссель на полевом транзисторе, как в усилителе для бас-гитары
Для питания нитей накала — обычный стабилизатор 7812.
Вот, собственно схема:
Полевой транзистор в электронном дросселе используется типа 2SK2996 со стабилитроном внутри. В цепь общего провода стабилизатора 7812 включен диод, чтоб поднять напряжение примерно до 12,6 вольт.
Предварительный усилитель хотел сперва собирать навесным монтажем, но затем передумал. Потратил часика два, но развел плату на два канала. Изготовил плату, впаял детальки.
Ламповые панльки использовал вот такие, немножко их потом доработав
Вот, что получилось:
Блок питания так же был собран на печатной плате:
Файлы печатных плат предусилителя и блока питания
Было произведено прослушивание данного лампового девайса, звук очень достойный, хорошие мясистые не бубнящие низы очень порадовали. Получился, как говорят «теплый ламповый звук». С этой частью все. Следующая часть уже будет финальной, будет описано изготовление светодиодного индикатора уровня, а также оформление всего в корпус, который сейчас пока ищу.
Вот все печатные платы
44 комментария