Схема лампового УМЗЧ Джона Стюарта на лампах (30 Вт)

Принципиальная схема лампового усилителя мощности Джона Стюарта с выходной мощностью 30 Ватт. Идея схемотехники Краухарста в упрощенном виде показана на рис. 1.

Принципиальная схема

А Джон Стюарт, основываясь на схемных решениях, предложенных Норманом Краухарстом в конце 50-х годов прошлого столетия, разработал 30-ваттный ламповый УМЗЧ, схема которого показана на рис. 1.

Необычным является разделение нагрузки выходного двухтактного каскада на V1, V2 поровну между катодными и анодными цепями посредством двух одинаковых и хорошо согласованных трансформаторов Т2, ТЗ.

Рис. 1. Идея схемотехники Краухарста в упрощенном виде.

Первичные обмотки этих трансформаторов включены, соответственно, в катодные и анодные цепи ламп, а вторичные — запараллелены синфазно. На упрощенной схеме V1, V2 изображены триодами.

Но на самом деле — это пентоды или лучевые тетроды, вторые сетки которых питаются постояннным относительно общего провода напряжением.

Нетрудно убедиться, что при этом относительно катодов на вторые сетки оказывается приложенной половина переменного напряжения катод-анод. Т. е. обеспечивается т. н. «ультралинейный» режим с коэффициентом напряжения второй сетки р2=50%.

Этот режим, по сути, является местной чисто внутриламповой и потому безболезненной (в смысле только линеаризующей, т. е. без побочных эффектов) ООС.

Он обеспечен без специальных отводов первичной обмотки выходного трансформатора и с большим коэффициентом напряжения, чем классические р2=20—43%.

Режим ламп оказывается чуть ближе к триод-ному, чем к классическому «ультралинейному». А это благоприятно сказывается на коэффициенте демпфирования нагрузки (меньше выходное сопротивление без применения ООС).

Примечание. Назначение полумикрофарадных конденсаторов в этой схеме — устранение асимметрии на высших звуковых частотах, вызываемой паразитными индуктивностью рассеивания и распределенной емкостью обмоток Т2, ТЗ.

Полная схема усилителя

В полной схеме (рис. 2) резистор R28=6 Ом введен для компенсации разности сопротивлений половинок первичной обмотки трансформатора T1 Hammond 125E и тем самым предотвращения асимметрии режимов ламп VЗ, V4.

Рис. 2. Схема 30-ваттного лампового УМЗЧ Нормана Краухарста на 6SL7, 6LU8.

Кстати, в качестве последних использованы триод-лучевые тетроды 6LU8:

• тетродные части (S=9,3 мА/В, Ua макс=400 В, Ра макс=14 Вт) работают в выходном каскаде;
• триодные части (S=3,6 мА/В, Ua макс=400 В, Ра макс=2,5 Вт) — в питающих тетроды катодных повторителях.

Вторичные обмотки двух одинаковых выходных трансформаторов Т1, Т2 Hammond 125Е соединяются в соответствии с рис. 3.79 в зависимости от сопротивления нагрузки — верхний вариант для 4 Ом, нижний — для 8 Ом.

Входной каскад-фазоинвертор построен на двойном триоде V1а/Ь. В катоды этих ламп через R30, R31 непосредственно с катодов выходных тетродов подаются напряжения неглубокой ООС.

Примечание. А не с анодов, благодаря чему исключаются дополнительные разделительные конденсаторы.

Глубина этой ООС на ВЧ ослабляется цепочкой C10R34, компенсирующей завал АЧХ на высших звуковых частотах, обусловленный неидеальностью выходных трансформаторов.

Эта общая ООС не охватывает трансформаторы и поэтому свободна от лишних фазовых сдвигов. Этот факт благотворно сказывается на устойчивости к самовозбуждению и качестве звучания.

Конфигурация выходного каскада требует очень большого напряжения раскачки (200 В переменного напряжения на первичной обмотке Т1 — это примерно 250 В на управляющих сетках выходных тетродов).

Поэтому драйвер/усилитель напряжения на двойном триоде V2а/Ь выполнен по схеме с вольтодобавкой, которая обеспечена подключением резисторов анодной нагрузки R13, R14 к анодам выходных ламп противоположного плеча двухтактного выходного каскада.

Рис. 3. Варианты соединения вторичных обмоток в зависимости от сопротивления нагрузки: а — для 4 Ом; 6 — для 8 Ом

Блок питания

На рис. 4 изображена схема блока питания. Сетевой 200-ВА трансформатор — Hammond 274ВХ. Положительное анодное напряжение +396 В сглаживается активным фильтром на полевых Ql, Q2 (оба размещены на небольших радиаторах).

Напряжение на вторых сетках выходных лучевых тетродов формируется из анодного питания +396 В посредством понижения 75-вольтовым стабилитроном Z8 (типа 1N5374B). Остальные стабилитроны: 100-вольтовые типа 1N5378B, 47-вольтовые 1N5368B.

Напряжение отрицательной полярности -144 В подается на катоды драйверов V2а/Ь и через регуляторы смещения Р4 и баланса смещения РЗ используется для формирования фиксированного смещения ламп выходного каскада.

Балансировку по постоянному току выполняют при налаживании, добиваясь триммером РЗ нулевого напряжения между контрольными точками ТР1, ТР2.

Рис. 4. Схема блока питания для лампового усилителя мощности звука.

Триммером Р4 устанавливают начальные токи ламп. Критерий установки — постоянное напряжение +5,1 В на катоде тетродной части VЗ относительно общего провода.

Триммером Р2 симметрируют по переменному току весь усилитель, минимизируя его коэффициент гармоник при подаче на вход синусоидального напряжения. Максимальную выходную мощность 30 Вт усилитель развивает при входном напряжении 0,76 В, обеспечивая коэффициент гармоник не более 0,25% со следующим «раскладом» по гармоникам: 0,19%; 0,1%; 0,05%; 0,06% соответственно для 2-Й...5-Й гармоник.

Уровень интермодуляционных искажений, измеренный по методике SMPTE, не превышает -50 дБ. Выходное сопротивление усилителя 2,3 Ом, что для 8-омной нагрузки соответствует коэффициенту демпфирования 3,5.

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