Усилитель Дона Кэнга на лампах 4KN8, 2E24 (8 Вт)

Восьмиваттный SE Дон Кэнг разрабатывал, основываясь на следующих принципах:

• применение прямонакальных триодов;
• однотактная (SE) выходная ступень;
• отсутствие конденсаторов в сигнальных сеточных цепях;
• отсутствие общей ООС;
• только один каскад усиления напряжения.

Сначала Дон хотел применить в выходной ступени популярную у аудиофилов WE300B, но цены на последнюю показались ему настолько неадекватными, что он остановился на хотя и менее мощном, но зато доступном по цене () не очень известном пентоде 2Е24 (аналог 6146) в триодном включении.

Исследовав характеристики 2Е24 с мощностью анода Pd=10 Вт и анодным напряжением Vр=250 В, он, однако, остался недоволен слишком малой мощностью, достигаемой в режиме класса А1 (без токов управляющей сетки, т. е. при неположительном ее мгновенном напряжении) — всего 1,5 Вт.

Для пояснения на рис. 1 показана динамическая характеристика, на которой точка S как раз соответствует Pd=10 Вт, Vр=250 В, Ір=40 мА, а площадь заштрихованного треугольника abc соответствует отдаваемой мощности 1,5 Вт при изменении мгновенного напряжения на управляющей сетке от 0 до -44 В (рабочая точка -22 В с амплитудой ±22 В).

Очень аккуратно исследовав возможности использования с 2Е24 режима класса А2 с токами управляющей сетки (т. е. часть периода потенциал управляющей сетки положителен относительно катода), Дон убедился, что такой режим реально возможен и обеспечит повышение мощности более чем вдвое.

Рис. 1. Динамическая характеристика в режиме класса А.

Примечание. Аккуратность в данном случае подразумевает ограничение положительного напряжения на управляющей сетке таким значением, при котором сетка «не выгорает» от начинающего протекать по ней тока. Причем в момент максимума напряжения на сетке требуется ограничение минимального напряжения на аноде.

Экспериментально: при напряжении на сетке Vg=+10 В ее максимальный ток Ig= 10 мА не будет превышен, если анодное напряжение не будет ниже Vр=65 В. Такой режим с кратковременной мощностью рассеивания на аноде + сетке 12 Вт оказался вполне допустимым.

На динамической характеристике залитый точками треугольник ABC соответствует такому усовершенствованному режиму класса А2:

• анодное напряжение Vр=250 В, ток Ір=45 мА;
• смещение на сетке Vg=-20 В;
• амплитуда напряжения раскачки на управляющей сетке ±30 В (т. е. мгновенные значения от +10 до -50 В);
• сопротивление нагрузки 3,24 кОм;
• выходная мощность 3,92 Вт.

Для достижения желаемой выходной мощности 8 Вт автор применил параллельное включение двух ламп, при этом сопротивление нагрузки уменьшилось вдвое — до 1,62 кОм

Принципиальная схема

Из рис. 1 также следует, что коэффициент усиления положительной полуволны (Vg=-20...+10 В) обеспечивает приращение тока анода на 20% больше, чем отрицательной (Vg= -20...-50 В). Это в принципе дает довольно значительную нелинейность по четным гармоникам.

Однако в данном усилителе входной каскад на триоде V1A (рис. 2) спроектирован так, что дает такую же нелинейность, только с обратным знаком. Поэтому он обеспечивает почти полную компенсацию общей нелинейности без применения обратной связи.

Экспериментально оптимальный для этого режим показан на динамической характеристике рис. 3 с анодной рабочей точкой Vр=70 В, Ір=2,2 мА при сопротивлении нагрузки ZL=46 кОм и сеточном смещении V = -1,5В.

Рис. 2. Схема однотактного УМЗЧ на прямонакальных триодах 4KN8, 2E24 (8 Вт).

Рис. 3. Динамическая характеристика в оптимальном режиме.

Кстати, еще о входном каскаде. При входном напряжении 0,75 В он должен обеспечить коэффициент усиления 28, что в принципе достижимо с многими маломощными триодами.

Но проблема в том, что две выходные лампы в режиме А2 требуют пикового тока на управляющих сетках до 20 мА (а токи анода большинства маломощных триодов почти на порядок ниже). Причем желательно от источника с малым выходным сопротивлением.

С этой целью в схему введен катодный повторитель на спаренных V2A, V2B, который обеспечивает с некоторым запасом ток 20 мА при приемлемом выходном сопротивлении 32 Ом.

Блок питания

Схема блока питания показана на рис. 4.

Рис. 4. Схема блока питания для лампового усилителя.

Напряжения питания Р2, РЗ двух первых каскадов и накала стабилизированные, а в качестве источника смещения Р1 входной лампы V1A применена батарейка Alkaline типоразмера ААА. Ввиду мизерности потребляемого сеткой тока батарейки хватает без выключения на несколько лет непрерывной работы.

Цепочка C5R13 обеспечивает задержку подачи анодного напряжения на выходные лампы примерно на 50 с. Накальный трансформатор Т2 имеет вторичную обмотку 12,6 В/3 А, остальные — 50 ваттные 115/230 В. Причем для достижения требуемого напряжения Р4 в первичную обмотку Т4, Т5 введен резистор R23.

Выходной трансформатор TR1 (рис. 4) — One Electron UBT-1. На рис. 5 изображена зависимость коэффициента гармоник от выходной мощности. АЧХ усилителя по уровню -2 дБ линейна от 20 Гц до 50 кГц.

Рис. 5. Зависимость коэффициента гармоник от выходной мощности.

Сухов Н. Е. - Лучшие конструкции УНЧ и сабвуферов своими руками.