Как сделать ламповые усилители hi-end своими руками?

↑ О схеме

В проработку были взяты 3 схемы: Skiff TA3; AX84 P1 Tube Guitar Amplifier Project; темброблок от Marshall JCM-800 и набор трансформаторов от радиолы Урал 110.

Схема 1. Skiff TA3

Схема 2. AX84 P1

Схема 3. Темброблок от Marshall

В схему P1 теоретически, а потом и практически были внесены нужные изменения: 1. С16 — 1 мкф 2. R24 – 2.2k 3. R21 – 510k (это позволило увеличить глубину перегруза) 4. Проводил эксперимент с C12, устанавливая танталовый, 10 мкф – существенных изменений замечено не было 5. Заменил темброблок на Маршаловкий, который, как мне показалось, даже лучше трехполосника 6. Катодный резистор у 6П14П, как в Скиффе-240 Ом 7. R8 – 48k 8. В связи с тем, что выходной трансформатор имеет отвод на первичной обмотке для подключения 9 ноги выходной лампы, R7 исключен, хотя в начальном варианте был подключен и звук был нормальный.

Гармонические искажения

Любой усилитель вносит в сигнал некоторые дополнения, которые имеют частоту кратную к частоте основного сигнала. Эти дополнения называют гармониками, а относительная величина этих дополнений определяется коэффициентом нелинейных искажений (КНИ или THD). Если у транзисторного усилителя при 1/10 от максимальной мощности величина КНИ имеет порядок от 0,002 до 0,06%, то для типичного лампового усилителя этот показатель от 0,1 до 0,5%. При этом в диапазоне комфортной громкости величина КНИ меняется, скажем, от 0,02 до 0,35%. Поэтому спектр музыкального сигнала как бы «дышит» в зависимости от громкости, и благодаря этой особенности «лампы» те же инструменты звучат как бы богаче. Правда, гармоники высших порядков попутно ухудшают передачу верхних звуковых частот, но в хорошем ламповом усилителе уровень высших гармоник, как правило, намного ниже. Тогда как в транзисторных усилителях избавиться от них бывает очень непросто. У однотактных усилителей трансформатор устроен не совсем так, как у двухтактных, а потому и спектр гармоник у него иной, чётные составляющие чаще всего больше по амплитуде, чем нечётные. Этим обусловлен особый «тёплый» характер звучания таких усилителей.
Можно (и не без оснований) возразить, что такого рода украшательство является искусственным, оно как бы наносит «макияж», за которым трудно рассмотреть живой звук. Ну, правильно подобранный макияж лишь подчёркивает природную красоту «объекта». А при первичной записи музыки микрофон убирает часть гармоник ещё «в воздухе». И потом, запись, это продукт, созданный трудом звукорежиссёра, и «живой» звук именно в такой форме, как мы слышим, никогда не существовал. И, кстати, звукорежиссёры очень часто используют «гармонайзер», который делает, как раз, то же, что и ламповый усилитель.

Luxman sq-n100 в работе

Акустика для лампового усилителя

Про акустику часто забывают при выборе усилителя, хотя на самом деле это самое главное

Неправильно подобранная пара «акустика — усилитель» может испортить звук, при этом неважно за сколько денег вы ее купили

Например, если усилитель рассчитан на акустику 8 Ом, а вы подключите 4 Ом, то усилитель будет работать с несвойственной для него нагрузкой. Или если однотактный 5-ваттный ламповый усилитель подключить к слабочувствительной акустике, то вы получите не тот звук, который должен быть, и сделаете выводы, что усилитель плохой.

Ламповые тетроды и пентоды плохо работают с многополосной акустикой из-за высокого выходного сопротивления, поэтому их нужно слушать на широкополосной акустике. Ламповый триодный усилитель не так требователен к этому и нормально звучит практически на любой акустике, как и большинство транзисторных.

Так же не стоит забывать, что если ваша комната пустая, то, при прослушивании, звук будет отражаться от стен и будет звучать плохо, но это уже другая тематика.

Особенности

С точки зрения качества и характера звучания каждый тип ламп и каждый режим включения имеет свои особенности, настолько очевидные на слух, что даже ультралинейный режим, по факту, не стал золотой серединой. Триоды в чистом виде и триодное включение пентодов обеспечивают наиболее чистый и объемный звук до тех пор, пока дело не дойдет до энергичной музыки с быстрыми и значительными по амплитуде перепадами громкости. Иными словами — для спокойного джаза триоды подходят куда лучше, чем для прослушивания рока.

Пентодный и ультралинейный режимы, напротив, больше подходят для энергичной музыки, но в ряде случаев звучат недостаточно чисто, точно и детально. Особенно часто эти претензии относятся к пентодному режиму, а в целом характер звучания и пентодного, и ультралинейного режимов нередко сравнивают с транзисторными усилителями.

Характеристики и роль в создании звука

Казалось бы, зачем приобретать и устанавливать предусилитель как отдельный прибор, когда его интегрированные собратья уже есть в современной аудиоаппаратуре (в частности, в некоторых моделях микшерных пультов)? Смысл в том, что микрофонные предусилители, выполненные в виде отдельного блока, обеспечивают  более качественную передачу звука, чем встроенные предусилители микшеров и имеют, как принято говорить, свой «характер звучания».
Какие технические возможности должен обеспечивать предусилитель? Во-первых, это количество входных каналов. Нужно исходить из того, сколько микрофонов (или иных источников аудиосигнала) нужно задействовать одновременно. Опция обеспечения подачи фантомного питания для микрофонов практически всегда присутствует: должна быть предусмотрена возможность отключения питания при необходимости. У модели должна быть ручная регулировка усиления сигнала (gain): она может быть плавной или ступенчатой. В предусилителе может присутствовать фильтр нижних частот. Эта функция позволяет отсекать от сигнала все возможные низкочастотные помехи, в том числе различного рода наводки, гул некоторых инструментов и т.п.
Еще один параметр, который показывает качество изделия — соотношение «сигнал/шум»: оно должно быть как можно больше. Главное здесь — чтобы предусилитель сам имел минимальный уровень шума. Также у высококачественного предусилителя могут быть (а могут и не быть, и это вовсе не показатель, что он хуже) индикаторы сигнала и перегрузки и переключатели входов.
О работе этих приборов бытуют два основных мнения. Первое — что предусилитель не должен ничего привносить «от себя», а просто выполнять функцию очистки сигнала от помех и доведения его до нужного уровня. Второе — что предусилитель должен обладать такими параметрами, как музыкальность, яркость, теплота и прозрачность сигнала. Как правило, люди, придерживающиеся второго мнения, утверждают, что всеми этими параметрами обладают ламповые усилители, в отличие от полупроводниковых.

Стоит ли переходить на лампы?

На этот вопрос ответить сможете только вы сами. Самый правильный способ — это взять на прослушивание к себе домой ламповый усилитель и самому на него ответить. У вас будет возможность сравнения в спокойной обстановке, например, со своим усилителем, и затем сделать выводы.

Часто озвучиваются противоположные отзывы о ламповом звуке и усилителях от «божественного» звучания до определения «обычный» или «плохой» звук. И только вы сами можете определить, какой он для вас.

Не рекомендуем ориентироваться на отзывы про ламповые или другие усилители, очень часто их пишут или заинтересованные люди или те, кто вообще не слышал этих усилителей.

Спор о том, стоит ли слушать ламповые усилители или переходить на них с транзисторных, на самом деле похож на спор «Стоит ли ездить на обычных машинах или переходить на ретро автомобили?». Ведь есть очень красивые ретро автомобили, с дорогим салоном и хорошей мощностью. При наличии денег можно сделать копию такого авто и получать удовольствие от езды на нем. Есть отличное выражение на эту тему — о вкусах не спорят.

Подойдут ли такие авто для всех? Конечно же нет, но вы — это не «все». Главное, что бы это нравилось лично вам и вы от этого получали удовольствие.

Схема предусилителя на триоде

На принципиальной радиосхеме показаны сразу оба канала. Сигнал поступает на вход и через потенциометр P идёт на сетку триода. После усиления сигнал через конденсатор С8 поступает на выход предусилителя, а далее подавайте его на любой готовый мощный УМЗЧ.

Резистор R4 определяет значение потенциала сетки. Резистор R5 является нагрузкой триода. Его значение зависит от усиления, частотной характеристики и уровня искажений. Здесь используются более низкие значения R5, чем обычные для данного типа лампы. 

Усиление схемы зависит от многих факторов, но в основном от типа используемой лампы и значения анодного резистора (R5). Триод ECC83 имеет наибольшее усиление, ECC88 среднее значение, а ECC82 имеет относительно низкий коэффициент усиления — 20. Сюда можно поставить отечественную 6Н23П, что есть в любом старом ламповом телевизоре (она в селекторе каналов).

В случае этого предусилителя, который будут использовать с оконечными полупроводниковыми усилителями мощности, слишком большое усиление нежелательно. 

При использовании ламп разного типа усиление можно регулировать с помощью анодного резистора (R5 и R5A). Чем выше значение анодного резистора, тем сильнее усиление, но за это платят уменьшением полосы верхних частот.

Обычная катодная схема включения триода имеет относительно высокий выходной импеданс, который при нагрузке с низким сопротивлением полупроводникового усилителя приводит к ограничению частотной характеристики на высоких частотах и увеличению нелинейных искажений. Поэтому не каждый триод с низким энергопотреблением можно использовать в этом преампе. 

ECC88 хорошо работает тут (её аналоги: E88CC, 6DJ8, 6922, 6Н23П), который адаптирован для работы с низкими напряжениями — его номинальное анодное напряжение составляет 90 В. Он имеет среднее усиление, большой наклон характеристики (высокая чувствительность) и низкий выходной импеданс. 

Также проверена ECC82, которая, как оказалось, тоже прекрасно работает в этой схеме. Хотя номинальное рабочее напряжение составляет 250 В, производители утверждают, что источник питания на 100 В вполне приемлем. 

Вы можете поэкспериментировать с использованием других ламп, даже популярной 6Н3П, используя соответствующие катодные резисторы R4, R4A для регулировки напряжения сетки так, чтобы падение напряжения на этом резисторе составляло около 1 В.

Напряжение накала подбирается экспериментально с помощью понижающего резистора R10 в соответствии с нужным паспортным током.

Плюсы и минусы

Прежде чем говорить о достоинствах и недостатках ламповых усилителей, стоит подробнее остановиться на мифах и заблуждениях, которые бытуют среди меломанов. Не секрет, что многие любители качественной музыки сомневаются и с большим недоверием относятся к подобным устройствам.

Миф 1

Ламповые усилители — это непрочная конструкция.

На самом деле такое утверждение абсолютно никак не подтверждено

Ведь вы будете использовать не магнитофон 60-х годов прошлого века, а качественную современную аппаратуру, при создании которой инженеры особое внимание уделяют надежности узлов конструкции. Все элементы, используемые для создания усилителей, проходят самый строгий отбор и рассчитаны на активную эксплуатацию в течение 10-15 тысяч часов, а если вы будете использовать их без фанатизма, то прослужит такое оборудование практически вечно

Миф 2

У радиолампы слишком мало басов.

Как говорится, это было давно и неправда. Времена, когда изготовители экономили на трансформаторах давно прошли, современные производители используют только железо высокого качества и высокотехнологичные подходы к составлению своей продукции.

Миф 3

Лампы могут изменять звучание.

Здесь мы во многом согласимся. Да, радиолампы имеют свой оттенок голоса, поэтому разработчику при их изготовлении необходимо иметь большой опыт с такими конструкциями и знание принципов их работы. Уверяем вас, что в качественном резисторе будет довольно сложно уловить ту или иную тональность.

Миф 4

Цена на ламповый ресивер сопоставима со стоимостью автомобиля.

Это не совсем верно, поскольку здесь многое зависит от изготовителя: чем более тщательно и скрупулезно он будет приходить к созданию своего усилителя, тем выше будет стоимость продукции.

Ламповые усилители имеют немало достоинств, в пользу такого оборудования говорят некоторые факты.

• Относительная простота конструкционной схемы. Принцип работы этих устройств намного проще, чем у моделей инверторного типа, соответственно, возможности ремонта и его стоимость в данном случае намного выгоднее.
• Неповторимое звуковоспроизведение, обусловленное рядом аудиоэффектов, в том числе большим динамическим диапазоном, повышенный плавностью переходов и приятным овердрайвом.
• Устойчивость прибора к коротким замыканиям под действием температурных колебаний.
• Отсутствие шипения, типичного для полупроводниковых усилителей.
• Стильный дизайн, благодаря чему любой усилитель будет гармонично вписываться в самые разные интерьеры.

Впрочем, нельзя сказать, что ламповый усилитель является средоточием одних достоинств. Лампы имеют и свои недостатки:

• внушительные габариты и солидный вес, поскольку лампы намного больше, чем транзисторы;
• высокий уровень шумности в процессе работы оборудования;
• для выхода на оптимальный рабочий режим звуковоспроизведения лампе нужно некоторое время на предварительный прогрев;
• повышенный выходной импеданс, этот фактор в некоторой степени ограничивает спектр использования акустических систем, с которыми могут совмещаться ламповые усилители;
• меньшая, в сравнении с полупроводниковыми усилителями, линейность;
• повышенное тепловыделение;
• большой расход электроэнергии;
• КПД не превышает 10%.

Тем не менее, уникальный звуковой окрас, который получается при использовании такого оборудования, во многом компенсирует все перечисленные минусы.

Ламповый усилитель на КТ88 — схема

Первый каскад, после входа аудиосигнала — SRPP усилитель на лампе 5751, это миниатюрный двойной триод. Но и другие лампы могут быть использованы в драйвере, ближайший аналог — 12AX7, которая даст дополнительное усиление. Ещё 12AU7, ECC82 и ECC802S могут использоваться, но они не будут в состоянии обеспечить достаточное усиление, чтобы раскачать KT88 на полную мощность.

Выходной каскад является инвертирующим Push-Pull усилителем, который базируется на стандартном включении. Есть только один разделительный конденсатор по всему сигнальному пути, что очень хорошо. Элегантность и абсолютная простота этой схемы усилителя понравится всем аудиофилам, которые предпочитают как можно меньше компонентов в тракте сигнала.