Звуковоспроизводящий комплекс для новичков, старые идеи, новое звучание. Вы любите музыку? Вы хотите построить звуковоспроизводящий комплекс с чарующим звучанием за несколько дней и дешево? Тогда эта статья для Вас, уважаемый читатель.

Простой ламповый усилитель

Из чего обычно состоит комплекс? Из источника музыкальных программ (проигрывателя грампластинок или компакт-дисков; магнитофона; УКВ-радиоприемника), стереоусилителя и акустических систем (АС). Конечно, CD-проигрыватель не создать за пару дней, да и не так уж сильно это нужно. А вот усилитель звука и акустическая система — можно! Я сам построил их за неделю, работая по 2…3 часа в день, так что рассказываю на основе собственного опыта.

Гарантированно высокое качество звука обеспечивают ламповые усилители на электровакуумных триодах, работающие в классе “А” и не имеющие общей отрицательной обратной связи (ОООС). Особенно хорошо звучат однотактные усилители. Правда, при отсутствии ОООС трудно получить большую мощность при малом коэффициенте гармоник, но, построив комплекс, вы убедитесь, что его громкости предостаточно, чтобы насладиться любимой музыкой!

Я пользуюсь таким критерием громкости: если при звучащем комплексе разговор нужно вести с небольшим напряжением голоса, то громкость достаточна; если же ваш разговор уже не слышен, то она — чрезмерна. Комплекс может служить хорошей “опорной точкой” для сравнения качества звука других усилителей и АС.
Итак, схема усилителя приведена на рис.1.

Усилители с такой структурой неоднократно описывались (например, в журнале Sound Practices, 1994; в “Вестнике А РА ‘ N2, 1997 г.). Они строились на разных лампах, но имеют общее название — “Loftin White”, что я перевел бы как “заоблачная чистота звука”, а не “голубятня в белом”. Мой выбор за основу схемы из [1, 2] объясняется тем, что лампы 6Н23П и 6П14П стояли в каждом телевизоре, и их, как и все другие детали усилителя, можно без особого труда раздобыть.

Автор публикации [1] пишет, что его схема была “оптимизирована методом проб и ошибок”. В его усилителе используется ОООС, и выходной каскад можно переключать с пентодного режима в триодный. Однако, как оказалось, по-настоящему хорошее звучание получается только тогда, когда ОООС отключается. Аналогичный случай для другого лампового усилителя описан в [3].

В качестве отступления скажу, что если ОООС не охватывает выходной трансформатор (и, казалось бы, не уменьшает его искажения), то становится возможным ее применение для улучшения не только некоторых параметров усилителя, а звучания в целом. Схема усилителя содержит один каскад предварительного усилителя на половинке лампы VL1 (вторая половинка работает в другом канале) и один каскад усилителя мощности на VL2.

В статье [1] подробно описана работа схемы, и я на ней останавливаться не буду. Лучше больше скажу про комплектующие. Весьма существенный элемент схемы — выходной трансформатор. Конечно, если его изготовить специально, то звук, может, будет и лучше, но все дело в том, что, по-моему, 99% читателей, пожелавших построить ламповый усилитель, лишены такой возможности. Я применил готовый трансформатор от старого телевизора (УМЗЧ на лампе 6П14П в пентодном включении) с маркой ДЗРЭ (ТВЗ-1-9) и коэффициентом трансформации 36,5.

Если включить этот трансформатор для проверки высокоомной обмоткой (230 Ом) в сеть, то на вторичной обмотке будет 6 В (на холостом ходу). Сопротивление вторичной обмотки — менее 1 Ом. Индуктивность первичной обмотки — 7,3 Гн на частоте 100 Гц. Силовой трансформатор (ТС 180-2) и электролитические конденсаторы (К50-12, К50-7) — также от телевизора. Дроссели L1 и L2 — оттуда же. Хотя мощность силового трансформатора избыточна, но он доступен, недорогой, имеет много обмоток и позволяет получить с помощью схемы удвоения необходимое для анодных цепей напряжение.

Диодный мост КЦ402А также недорог и доступен. При желании, можно использовать в качестве диодов 2 кенотрона 6Ц13П, т.к. имеется три свободных накальных обмотки. Тогда выключатель SA2 не нужен. Он служит для задержки подачи высокого напряжения на лампы после включения питания, т.е. при коммутации SA1 включается накал ламп, а уж затем (через 1…2 мин) включается SA2. Вместо SA2 можно поставить реле и простую схему задержки его включения.

Потребляемая мощность с кенотронами несколько возрастет, но анодное напряжение на конденсаторах и лампах усилителя будет появляться с задержкой и без превышения номинального значения. В этом обычно и заключается смысл применения кенотронов “ярыми аудиофилами”. Нужно заметить, что многие трансформаторы на разрезанных и затем склеенных сердечниках (ПЛ, ШЛ) сильно гудят или “зудят”, но тут уж ничего не поделаешь, придется выбрать (при возможности) самый “тихий” и закрепить его на шасси через резиновые прокладки.

Старые, долго не работавшие электролитические конденсаторы необходимо подвергнуть формовке [4], т.е. подать на них через резистор 10 кОм постоянное напряжение ступенями (0,2 — 0.5 —1)Uном и подержать по несколько часов. В результате их ток утечки снизится на один-два порядка. Два слова стоит сказать о резисторе R8 в блоке питания. Он позволяет уменьшить импульсы тока, заряжающие конденсаторы выпрямителя, и тем самым снижает электромагнитные помехи от трансформатора (так же, с ограничением импульсов тока, работает кенотрон). Регулируя R8, можно получить желаемое напряжение на аноде выходной лампы.

Теперь об акустической системе:

Старая идея о расширении зоны стереоэффекта. описанная в [5], как нельзя кстати. Напомню, о чем идет речь. В обычных стереофонических АС небольшое смещение слушателя из точки А в точку Б (рис.2) параллельно линии базы вызывает перемещение кажущихся источников звука в ближайший громкоговоритель. Это связано с тем, что диаграмма направленности громкоговорителя обычно не оптимальна в полосе частот 300 Гц… 10 кГц Если же диаграмму сделать приблизительно в виде восьмерки как показано пунктиром на рис.2, то зона стереоэффекта существенно расширится.

Такой характеристикой направленности обладает дипольный излучатель, которым можно считать головку громкоговорителя в небольшом акустическом экране. Акустические оси громкоговорителей должны пересекаться под углом около 120°. В результате, если слушатель находится на оси симметрии стереосистемы (в точке А), а звуковые давления, создаваемые правым и левым громкоговорителями, равны, как это показывают векторы 1 и 2, то кажущийся источник звука находится в точке С.

При перемещении слушателя в точку Б звуковые давления изменяются (векторы 3 и 4), что и создает требуемый эффект расширения зоны, т.к. кажущийся источник остается неподвижным в той же точке С. Конечно, характеристика дипольного излучателя ухудшается на нижних частотах [6], но на средних эффект очень заметен. В этих же книгах [5, 6] изложена идея стереофонической АС с тремя громкоговорителями. Два боковых излучают средние частоты (0,3…8 кГц), а один — общий для двух каналов — нижние и самые верхние.

Суммирование нижних и верхних частот в нашем случае легко осуществить (рис.3), так как выходы усилителей — трансформаторные, и можно заземлить любой из концов обмотки. Как вариант этой системы возможно включение ВЧ-излучателей в левый и правый громкоговорители. Тогда общий ВЧ-излучатель не нужен. И, наконец, можно применить две отдельные АС на всю полосу частот, как это и делается в обычных стереосистемах.

Но первый из упомянутых вариантов — самый дешевый и “наваристый” (правда, могут быть проблемы с приобретением хорошего НЧ-излучателя). В качестве боковых нужны громкоговорители с полосой частот, в которой наиболее выражен стереоэффект (0.3. .10 кГц). Я применил 5ГДШ5-4 (4ГД-53). Они имеют среднее стандартное звуковое давление 0.28 Па, полосу рабочих частот 0.1..12.5 кГц, номинальное электрическое сопротивление 4 Ом [7]. Здесь подойдут и 4ГДШ1-4 (4ГД-8Е).

НЧ-излучателем служили головки 6ГД-2 (8 Ом. 0.3 Па) и 4А-18 (5 Ом. 0.39 Па). Последний, как выяснилось, звучит лучше, хотя я приобрел его лет 40 тому назад, и он уже изрядно “потрепан”. ВЧ-излучатель 2ГД-36 (ЗГДВ-1) — от телевизора, подходит и 6ГДВ-2-8 (4ГД-56). Они имеют номинальное сопротивление 8 Ом. Хочу заметить, что если возраст слушателей — за 40 лет, стремиться к сильному расширению полосы верхних частот уже не стоит. Они не услышат, к сожалению, частоты выше 12…13 кГц.

К счастью, это мало сказывается на эстетическом восприятии музыки. ВЧ-излучатель включается через конденсатор емкостью 2 мкФ (можно использовать любые бумажные или пленочные), а НЧ- и СЧ-излучатели — без всяких фильтров. Такое упрощение схемы возможно благодаря замечательной линейности лампового триода и отсутствию ОООС, а также потому что громкоговорители работают не на полной мощности.

Выходная мощность каждого канала — 1…2 Вт, а полоса частот — 0.05…20 кГц. Снизу она ограничена нелинейными искажениями, т.к. выходной трансформатор небольшой (сечение железа — всего 5 см2). При желании несколько улучшить звучание можно применить фильтры 1-го порядка (рис.4) с частотой раздела 600…800 Гц. Конструкция боковых громкоговорителей показана на рис.5. Головка громкоговорителя установлена в небольшом акустическом экране (проще говоря, на доске).

Экран можно изготовить из фанеры, ДВП, пластмассы. Я применил кусок коробчатого светофильтра из органического стекла от люминесцентной лампы. Размеры его не критичны: длина стороны — 250. .350 мм., диаметр отверстий для выхода звука — 8…10 мм., их количество — 36…50. толщина материала— 5…6 мм. Цепочка C2-R1 (рис.4) выравнивает полное сопротивление СЧ-громкоговорителя на частотах выше 1 кГц.

Без нее выходное напряжение усилителя на этих частотах возрастает из-за роста индуктивного сопротивления головки, звуковое давление тоже возрастает. Все это происходит из-за большого выходного сопротивления усилителя (около 2 Ом).

Рассчитать элементы этой цепочки и фильтров громкоговорителей можно по формулам:

где

• RE — сопротивление головки постоянному току, Ом;
• L — индуктивность катушки СЧ-громкоговорителя, мкГн;
• fp — частота раздела, Гц.

НЧ-громкоговоритель представляет собой нечто среднее между ящиком с открытой задней стенкой и акустическим лабиринтом (рис.6). Это — бумажная “бочка” от отбеливателя “Перокс” производства ЧПО “Химпром”. Стенки бочки довольно жесткие, дно — двойное (из ДВП) толщиной 10 мм. В днище с помощью ножовочного полотна вырезано отверстие под НЧ-головку.

Для акустического лабиринта длина бочки маловата, ее надо было бы сделать раза в 3 длиннее. Но, тем не менее, резонансная частота головки на воздухе fpeз = 65 Гц при установке в бочку снижается до 60 Гц, а при частичном заполнении объема бочки ватой — даже до 55 Гц. Правда, большое количество ваты снижает отдачу низких частот. Бочка лежит на полу, расстояние от стенки до ее открытого дна — 30 мм.

В этом случае НЧ-громкоговоритель работает как фазоинвертор, и низкие частоты звучат наилучшим образом. ВЧ-громкоговоритель — это любая коробочка, в которую помещается головка 2ГД-36. Не забудьте прорезать отверстие для выхода звука, установите головку длинной осью вертикально и поместите ее между двумя СЧ-громкоговорителями, наилучшее расстояние между которыми — 1.8…2 м. Они устанавливаются на расстоянии 20.. 30 см от стены с углом между осями — 90°… 120° и с высотой от пола — примерно 1 м.
И, наконец, о монтаже, конструкции и наладке.

Схема содержит мало деталей и легко выполняется объемным монтажом. Для выходного каскада лучше применить керамические ламповые панельки (ПЛК9) без колпачков, так как мощность, рассеиваемая лампой 6П14П, приближается к 20 Вт (накал — 5 Вт, анод и экранная сетка — 15 Вт). Хорошо снабдить эти лампы звездчатыми чернеными радиаторами (использовались в старой военной аппаратуре) для лучшего охлаждения.

Монтаж усилителя выполнен толстым одножильным проводом (диаметр 0,5…0,8 мм) в качественной изоляции. Его легко изгибать, и он хорошо держит приданную форму. Поэтому монтаж выполняется по кратчайшим расстояниям, и не нужны жгуты. Провода, идущие на накал и к выключателям, перевейте с шагом 6… 10 мм для уменьшения наводок. Все провода заземления сведите в одну точку “А” и соедините с шасси возле лампы VL1.

Если провод от лампы к выходному трансформатору получается длиннее 10 см, в разрыв провода желательно включить резистор сопротивлением 10..20 Ом, распаяв его прямо на ламповой панельке. Он предотвратит паразитную высокочастотную генерацию. Монтаж желательно сделать таким образом, чтобы высоковольтные цепи и детали были закрыты от случайного прикосновения диэлектрическими или заземленными металлическими экранами, поскольку “… электрический ток спасен, потому что невидим”.
Наладку следует начать с источника питания.

Выньте лампы из панелек, подключите на выход выпрямителя до дросселей нагрузку (резистор 3,5 кОм, 40 Вт) и включите SA1, подав напряжение на силовой трансформатор. Проверьте напряжение сети, оно должно быть равно 220 В.

Если напряжение отличается от номинала, учитывайте это при дальнейших измерениях и вносите соответствующие поправки. Проверьте, есть ли напряжение накала на гнездах ламповых панелей. Включите SA2 и измерьте напряжение на нагрузке; оно должно быть примерно 360 В.

Это напряжение регулируется резистором R8. Регулировка (изменение сопротивления) производится только при выключенном SA1. Отключите нагрузку, вставьте пампы, включите SA1 и измерьте напряжение накала после прогрева ламп в течение 1 …2 минут. При Uc=220 В оно должно быть 6.2…6,4 В. Подключите вольтметр к катодному резистору R7 и включите SA2. Если напряжение значительно больше 82 В, то причина в потере эмиссии лампой 6Н23П.

Уменьшите резистор R3 в катоде этой лампы до 180 Ом и снова проверьте напряжение на катоде VL2. Оно должно понизиться. Если оно не снизилось до нужной величины, то VL1 надо заменить на другую. Таким образом, регулируя резисторы R3.1 и R3.2, выставьте 82В на катодах VL2 обоих каналов. Уменьшать R3 дальше не советую, т.к. это увеличит искажения. Вольтметр используйте с Rвх>10 кОм/В. Вот и вся наладка! Слушайте с удовольствием!