Простой ламповый уилитель звуковых частот своими руками или ощутите теплоту лампового звука

Я уже не помню как и когда в моей голове поселилась эта странная идея — собрать ламповый усилитель. Зачем тоже не совсем понятно — меломаном я не являюсь, домашними кинотеатрами давно и быстро переболел, на память об этом времени остались напольные колонки Wharfedale Diamond 8.4, последние годы использовавшиеся исключительно как декоративная подставка для цветов. Как бы то ни было, мысль настолько глубоко поселилась в моей голове, что началось неспешное изучение профильных ресурсов, чтение форумов, поиск схем ламповых усилителей «для чайников» и т.д. и т.п. Отсутствие какого-либо опыта общения с ламповой техникой (самый современный гаджет, который я помню — это ч/б телевизор в студенческой общаге в начале 90-х годов прошлого века) отпугивало и привлекало одновременно.

Вялотекущий поиск мог продолжаться бесконечно долго, если бы однажды не был обнаружен замечательный ресурс — http://tubelab.com/. Свой выбор остановил на однотактном усилителе Tube Lab Simple Single End (SSE), идеально соответствующем моим интересам, а именно: простой усилитель для начинающих с минимумом компонентов, отсутвием каких либо регулировок, при этом достаточно универсальный и, судя по отзывам, прекрасно себя зарекомендовавший. Заказ платы был сделан на сайте (отправляется куда угодно кроме России и Италии), оплата через Paypal, короткая переписка с разработчиком, достаточно быстрая доставка двух плат (Кроме SSE была также заказана плата для продвинутой версии Tublab SE — так сказать «на вырост»). Комплектующие решено было заказывать через e-bay, не быстро, но надежно и недорого — сроки доставки компенсировались удобством (получение на почте, неторопливый поиск сидя за компьютером). Процесс занял достаточно долгое время, но я особенно не торопился (с момента заказа плат до момента успешного включения прошло почти 2 года).

Первые полученные комплектующие

Описывать процесс сборки платы усилителя не имеет смысла, подробные инструкции с картинками есть на сайте проекта. Особо порадовал дисклаймер отказ от ответственности:

We are not responsible for injury, accidents, acts of random stupidity, burning your house down, exploding parts, and other undesired actions (all of which are possible) resulting from the use of ANY information contained herein.

Некоторые рекомендации, полученные в процессе изучения материалов.
Никогда не устанавливайте электролиты «до упора», между ними и платой должен быть небольшой зазор. Дело в том, что при пайке ножка нагревается и удлиняется, а остывая укорачивается, и, при плотной посадке, может просто отвалиться от обкладки. Учитывая, что в ламповом усилителе процесс нагревания-остывания происходит регулярно, на этот момент стоит обратить внимание.
Шасси выходных и силового трансформаторов располагать перпендикулярно для уменьшения взаимного влияния.
Входные аудио разъемы изолировать от шасси, дабы исключить возможность появления «земляных петель» в сигнальных линиях. Если провод экранированный — то экран заземлять только с одной стороны.
Заказывать комплектующие с запасом, дабы избежать задержек на логистику и сэкономить на доставке.
И самое главное — осторожнее с покупками комплектующих на ebay (об этом немного позднее).

Одной из проблем, с которой пришлось столкнуться, оказался выбор трансформаторов (силового и выходных) — довольно сложно купить трансформатор с нужными напряжениями, если 110-и вольтовая версия как правило есть в наличии у американских ритейлеров, то трансформатор на 220V нужно заказывать у производителя и ждать 45-60 дней. Кроме того, они довольно тяжелые и стоимость доставки из США практически удваивает стоимость заказа. К счастью, подходящая версия (Hammond 374BX) нашлась в Германии, что позволило существенно сэкономить на доставке и попутно заказать дроссель (индуктивность) для использования в выходном фильтре блока питания. Первая ошибка — заказывая индуктивность, я подбирал сопротивление, совершенно забыв про ток, в результате получил катушку с ограничением по току 100ma вместо минимально необходимых 170ma, пришлось вернуться к более простому и менее качественному варианту с RC фильтром и покупать соответствующий проволочный резистор, поменять же резистор на катушку, если возникнет желание, можно в любое время. С выходными трансформаторами было проще, адекватные сроки доставки оказались только у Transcendar, по всем параметрам подошла модель TT-119.

Наконец, настал момент, когда все комплектующие получены, обозначилось свободное время и ничего не мешало посмотреть, как все это будет работать. В нарушение всех правил техники безопасности, все соединения были произведены прямо на столе перед монитором.

На роль источника сигнала был приглашен старенький LG-P500, в роли колонок — спикеры от музыкального центра, понадобилось некоторое количество красной изоленты и немного храбрости. Таадаааам — включение состоялось, ничего не взорвалось, лампы засветились красивым оранжевым светом… и тишина, точнее, если поднести ухо к колонке, на фоне шума можно было даже услышать музыку, но это был совсем не тот «теплый ламповый» звук, который я надеялся услышать.

Первое, что я решил проверить - это напряжение на выходе выпрямителя, и сразу же был неприятно удивлен, вместо ожидаемых мной 375V x √2-27V= 503.33V (напряжение на вторичной обмотке умноженное на корень из 2 минус падение на лампе) я увидел почти 550V на выходе выпрямителя и соответственно 525V B+(анодное напряжение). Желание тестировать электролиты на выносливость (они рассчитаны на 500V) отсутствовало, пришлось выключить питание. Проверив напряжение сети я в очередной раз удивился — оно оказалось больше 240V (дальнейший опрос соседей подтвердил, что это у всех так). К счастью, трансформатор можно перекоммутировать и на такое напряжение. При втором включении напряжения пришли в норму, но колонки по-прежнему молчали, дальнейшая проверка обнаружила отсутствие анодного напряжения на входном триоде, что на мой взгляд, говорило о неисправности единственного полупроводникового прибора - регулируемого источника тока IXIS10M45.

Решив, что проблема возникла из-за перенапряжения и/или китайского ebay-продавца, заказал новую пару IXIS10M45 из Англии, показалось надежнее и быстрее. Должен сказать, что очередное включение завершилось абсолютно аналогично первому и второму, новые детали хоть и выглядели совершенно иначе, но работать отказывались точно так же. Здесь я уже начал беспокоиться, так как оба канала вели себя совершенно идентично, а напряжение на анодах 12AT7 совершенно отсутствовало. Так как в данной цепи кроме собственно лампы, регулятора тока и априори работающей мелочевки ничего больше не было, подозрение пало на лампу. Аукцион на ebay позволил совсем недорого купить ECC81 (европейский аналог американской 12AT7), а заодно и очередную партию IXYS 10M45 (опять китайский продавец, брал уже с запасом на всякий случай). Третья партия 10M45 выглядела (и звонилась) точно так же, как и вторая, для чистоты эксперимента заменил сразу лампу и IXYS, отсоединил все лишнее (второй каскад) и в четвертый раз не обнаружил ничего на аноде первого триода.

Полный провал, разум отказывался понимать, как такое может быть. На макетной плате собрал простенькую схему со светодиодом и регулируемым источником тока (использовал нетронутый из третьей партии), запитал от блока питания ноутбука - и ОНА НЕ ЗАРАБОТАЛА!!!

В этот момент меня стала преследовать мысль о вселенском заговоре, не работало даже то, что обязано было работать… и я опять решил заказать проблемные микросхемы, только уже через проверенного продавца (Digikey). И в очередной раз возникли сложности даже там, где их не должно было быть. Первую возникшую проблему (в Digikey минимальная стоимость доставки в мой регион составляла 75$, даже за 5-и долларовый заказ). Эта проблема решилась с помощью американского посредника, а вот вторая выявилась уже после размещения заказа — на мой емейл пришло письмо с просьбой подтвердить что я не террорист заполнить форму BIS711 (кому интересно goo.gl/VAkDYB). Я заказывал обычные радиодетали на американский адрес, зачем нужно заполнять данную форму при покупке обычных радиодеталей мне сих пор не понятно. Указав свое имя свое имя и домашний адрес во все полях, а именно: я — конечный пользователь, я — официальный представитель конечного пользователя, я — покупатель, я — экспортер и указал, что при всем этом я — частное лицо, отправил заполненную форму в Digikey, и уже на следующий день получил подтверждение заказа и тракинг на посылку.

Очередная партия внешним видом отличалась от всех предыдущих, что вселяло определенный оптимизм (картинка ниже)

Проверка на макетной плате обрадовала, светодиод радостно менял яркость в зависимости от сопротивления управляющего резистора. Пять минут для замены детали на плате…

… очередное включение и из колонок зазвучала МУЗЫКА.

Как выяснилось в процессе общения на профильных форумах — поддельные радиодетали на ebay становятся большой проблемой. Вот что пишут модераторы Diyaudio
— Fake parts are a real plague by now. No small chance we all get a share of those when fishing for a quick small purchase.
— I never buy semi-conductors or electrolytic capacitors on eBay for this reason.

В результате я получил рабочую плату, восстановил собственную самооценку, разочаровался в Ebay. На скорую руку был изготовлен корпус, как предполагалось в качестве макета для тестирования компоновок, но неожиданно понравившийся.

В настоящий момент усилитель работает в связке с Raspberry Pi&Volumio (в качестве источника), звук действительно очень приятный и реально теплый (+65С). В планах облагородить корпус, побороть немного мешающий гул, встроить USB DAC (будет ламповая звуковая карта), возможно добавить дистанционное управление. Если возникнет интерес, опишу процесс изготовления корпуса, а так же расскажу о выявленных проблемах и путях их устранения.

Схема и расположение элементов (его трудно найти на сайте, использовал для разметки отверстий на корпусе).

Коротко, в основном фото (перезалил в хорошем качестве). Сразу скажу, что опыта и познаний в радиотехнике было мало, сделал много ошибок. Не являясь фанатичным любителем теплого лампового звука, для меня был интересен сам процесс сборки.

Самое сложное - найти выходные трансформаторы. Себе купил уже готовые от усилителя ТУ-100М (долго не выбирал, взял какие были). Каркас делал из алюминиевого профиля и запасом по прочности немного переборщил.

Верхнюю часть корпуса сделал из 3мм стали. Отверстия для трансформаторов и ламп были вырезаны лазером. Дно тоже было вырезано из 2мм стали с вентиляционными отверстиями:

Передняя панель из куска алюминия:

Схема

Оконечный усилитель собран по двухтактной схеме на двух лампах Г-807. Предварительный усилитель содержит два каскада усиления, собранных на двойном триоде 6Н9С (зарубежный аналог 6SL7).

Достоинства 6Н9С:
1) Лампа изначально разработана для звукового применения;
2) Два триода в баллоне;
3) Высокая линейность;
4) Широкое распространение, невысокая цена.

Недостатки 6Н9С:
1) Высокое внутреннее сопротивление.

Предоконечный усилитель (промежуточное звено между однотактным и двухтактным усилителями) собран по фазоинверсной схеме на двойном триоде 6Н9С, основное назначение –формирование из входного сигнала двух взаимно противофазных, равных по амплитуде сигналов. В схеме ТУ-100М лампа усиливает входной сигнал и усиленное ею напряжение поступает на сетку лампы первого плеча двухтактного усилителя.

Часть выходного напряжения первой лампы фазоинверсного усилителя подается на вход второй лампы этого усилителя. Напряжение, усиленное второй лампой фазоинверсного усилителя, поступает на сетку лампы второго плеча двухтактного
усилителя. Таким образом для первого плеча двухтактного усилителя сигнал проходит через одну лампу, а для второго через две.

Было бы лучше, если напряжение, подаваемое на вход первого плеча, было бы равно напряжению на вход второго плеча. Сделал немного другую схему, с измененным фазоинверсным каскадом.

Преимущества:
1) Пониженные требования к фильтрации напряжения питания;
2) Крайне низкий уровень шумов;
3) Равные выходные напряжения плеч.

На форумах нашел еще один вариант:

Панельки для ламп 6Н9С:

В корпусе усилителя собран ЦАП с возможностью подключения к компьютеру по USB:

Наладочный вариант:

Экраны трансформаторов, первые наброски на бумаге:

Вырезаны из 2мм стали:

После подгонки напильником и шлифовки:

Еще немного фотографий:

Немного почистил:

Цена: неоправданно дорого.
Проще купить готовый за 4-5 тыс руб. Но если кому-нибудь будет нужно, могу скинуть файлы для резки и для печатных плат.

После победного шествия несколько десятилетий твердотельных усилителей, ламповые усилители организовали мощное возвращение в последние десять лет, в связи с их звуковыми высококачественными возможностями. Давайте разберёмся: Почему ламповый усилитель лучше транзисторного?

Более простые, более чистые схемы

Когда идет перегрузка транзисторов (в дискретной цепи или в ОУ), это доминирующее искажения третьей гармоники. Вместо того, чтобы полнее сделать тембр, тон, сильная третья фактически делает сигнал тонкими и твердыми. С другой стороны, в ламповом усилителе (в частности, триоды) доминирующим продуктом будут являться второй гармоники. Музыкально вторая октава выше фундаментальных и почти не слышно её, но она добавляет тело к звуку, что делает его более полным. Потому и ламповые усилители звучат лучше, потому что их искажения более музыкальные. Лампы обеспечивают более подходящий груз для преобразователей…. Таковы основные причины, почему высококачественный ламповый усилитель звучит лучше.

Вот почему многие слушатели считают, что усилитель звучит мощнее.

Если вы не верите, то послушайте ламповый усилитель с хорошими и , и я верю, что жизнь ваша изменится в лучшую сторону.

Я надеюсь, что статья «ламповый усилитель лучше транзисторного?» хоть как то немного помогла.
Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы я мог вернуться к вам.
Не бойтесь меня и добавляйтесь в

Для того чтобы создать особую атмосферу при воспроизведении музыкальных файлов лучше купить ламповый усилитель, а не транзисторный — это ясно не только специалистам в области акустических устройств, но и рядовым потребителям. Подтверждением этого служит тенденция роста потребительского спроса на данную группу товаров. Впрочем, назвать «ламповики» массовой продукцией нельзя, ведь требования к аппаратуре такого рода — наиболее высокие, вследствие чего и стоимость названных устройств — не самая умеренная. Однако истинные ценители музыки как искусств готовы расстаться с немаленькой суммой ради обладания этим устройством. Если о покупке такого изделия задумываетесь и вы, следует знать, что представляет собой ламповый усилитель. Тогда вы с лёгкостью сможете определиться, какой же именно изделие вам нужно.

Вникаем в суть: что такое ламповый усилитель

Устройство данного типа увеличивает мощность электросигналов с помощью главного активного компонента — радио- или электровакуумных ламп. В «ламповиках» (как, впрочем и в других разновидностях усилителей) есть три типа каскадов:

• предусилительный тип;
• драйверный тип;
• выходной тип.

Иногда первые два вида каскадов являются совмещёнными. Основным преимуществом ламповых усилителей является очевидная простота конструкции (по сравнению с другими типами усилителей). Зачастую продвинутые аудиофилы-умельцы предпочитают не купить ламповый усилитель, а изготовить самостоятельно.

Облегчаем выбор: виды ламповых усилителей

Внешний вид лампового усилителя

Как правило, все устройства названной категории подразделяют на две большие группы: однотактные и двухтактные. Ниже мы рассмотрим эти разновидности подробнее.

Однотактные ламповые усилители используют в работе только один канал усиления: А1 (реже встречаются модели, где возможна работа с каналом А2). Схема конструкции таких усилителей наиболее проста, поскольку в них задействовано только 2 усиливающих компонента (или, по-другому, 2 каскада). Описываемые однотактные ламповые усилители отличаются наиболее чистым и прозрачным звуком. И даже искажения благодаря вмешательству второй гармоники звучат музыкально и органично (тот самый тёплый, мягкий ламповый звук).

Фото ламп для усилителя

Двухтактные ламповые усилители работают в следующих классах усиления: А1, А2, АВ1, АВ2, В1, В2. Если вы только начинаете использовать ламповое оборудование, то следует выбрать модель, где возможно применение выходного каскада в режимах А1 и АВ1. Однако, несмотря на это преимущество, которым отличаются двухтактные ламповые усилители, есть у них и недостаток: схема их конструкции гораздо сложнее, так что изготовить его самостоятельно очень и очень непросто. Довольно часто количество усилий и материальных затрат, необходимых для создания данного устройства, неоправданно велико. Так что, если вы хотите сэкономить на приобретении такого изделия, лучше обратиться в специализированные магазины.

Интегральный ламповый усилитель недорогого сегмента с уникальным отношением цена-качество. В выходном каскаде могут работать два типа ламп EL34 или КТ88 без какой-либо перенастройки (имеется специальный переключатель режимов ламп). Схема SoftStartTM обеспечивает плавный запуск ламп увеличивая срок службы. Невзирая на невысокую стоимость, монтаж выполнен навесным способом, регулятор громкости ALPS. Мощность усилителя 35 Ватт.

Двухтактный ламповый усилитель мощностью 45 Ватт. Усилитель разработан и сделан в Японии, что уникально для данной ценовой категории. Благодаря высокой выходной мощности усилитель способен работать практически с любой акустической системой, но наилучшего результата удалось добиться с итальянскими Sonus Faber Toy Tower. Выходные лампы EL34 китайского производства, возможен апгрейд с российскими лампами ElectroHarmonix. Специализированый вход Pre In предоставляет возможность легкой интеграции усилителя в домашний кинотеатр.

Классический однотактный ламповый усилитель, работающий в классе А. В выходном каскаде использован мощный тетрод КТ88 российского производства, возможен апгрейд на лампу Genalex KT88 Gold Leon. Мощность 14 Ватт, требуется акустика с достаточно высокой чувствительностью. Отличный результат получился с акустикой Klipsch серии Heritage. В усилителе реализована схема «двойное моно», анодное напряжение стабилизировано. В отделке усилителя использованы элементы из ценных пород дерева.

Однотактный ламповый полностью триодный усилитель выполнен в классическом дизайне открытого типа. Выходной каскад реализован на легендарных прямонакальных триодах 300В. Благодаря параллельному включению двух ламп удалось повысить мощность до 20 Ватт. В выходном каскаде использована схема фиксированного смещения. Такой подход значительный прирост в звуке, но требует тщательного подбора ламп. Усилитель собран в Японии полностью в ручную, включая объемный навесной монтаж. Одно из лучший звуковых сочетаний получилось с акустикой Sonus Faber Minima, не взирая на весьма низкую чувствительность 84 дБ.

Интересные технические решения применила американская компания Audio research в младшей модели двухтактного лампового усилителя VSi60. При относительно небольшой мощности 50 Ват усилитель играет очень масштабно и динамично на ровне с транзисторными усилителями, при этом остается деликатность и утонченность классического лампового усилителя. Входная лампа – двойной триод средней мощности 6Н30 раскачивает новую российскую лампу КТ120. Несколько непривычно видеть у лампового усилителя электронный регулятор громкости, но он имеет общеизвестные преимущества по сравнению со стандартным потенциометром.

Двухтактный ламповый усилитель. Выходной каскад на российских лампах КТ88. Итальянским инженерам удалось добиться уникальных звуковых свойств – при выходной мощности более 70 ватт усилитель обладает однотактным характером звучания. Усилитель хорошо справляется любой нагрузкой, включая крупную напольную акустику такую, как Tannoy Yorkminster SE. Универсальный усилитель без каких-либо жанровых ограничений.

Американская фирма McIntosh Laboratory ведет свою историю с 1949 года и является одной из самых известных и авторитетных компаний в мире Hi-End Audio. Усилитель MC275 был впервые представлен в 1961 году и с некоторыми улучшениями выпускается до сих пор. Это самый известный усилитель McIntosh и является эпатажным и легендарным не только в истории самой компании, но в истории аудио в целом. Выходной каскад выполнен на тетродах KT88 российского производства. Запатентованная технология Unity Coupled обеспечивает мощность 75 Ватт в стерео режиме и 150 Ватт в режиме моноблока.

Однотактный ламповый класса А без обратной связи усилитель Meishu от компании Audio Note изготовлен в Англии с применением бескомпромиссных технических решений. В усилителе не использовано ни одного полупроводникового прибора. Блок питания состоит из трех трансформаторов, трех кенотронов и двух дросселей. Выходной каскад построен на прямонакальных триодах 300В. В состав усилителя входит ламповый фонокорректор высокого класса. Невзирая не невысокую выходную мощность 9 Ватт усилитель легко работает с крупной напольной акустикой.

Еще одно интереснейшее инженерное решение от компании Unison Research. Как получить все преимущества однотактного усилителя, работающего в классе А, при этом обеспечить достаточно высокую мощность 35 Ватт и высокий (для лампового усилителя) коэффициент демпфирования? Приоритетным для однотактных усилителей является прямонакальный триод, но это самый маломощный тип ламп. В данном случае в каждом канале использовано два двойных прямонакальных триода SV572 производства Санкт-Петербургского завода «Светлана». Усилитель обладает ярким, масштабным и потрясающе детальным звучанием с сохранением присущей однотактным усилителям прозрачностью и утонченностью.

Комплект предварительного и оконечного усилителя компании Triode Corporation самый функциональный на сегодняшний день. В предварительном усилителе установлен четырехполосный эквалайзер для корректировки тембра звучания с учетом акустических свойств помещения и свойств акустических систем. В оконечном усилителе возможно использование разных типов ламп – EL34, 6L6, KT88. Есть переключатель глубины обратной связи – 0/3/6 дБ. Усилитель может работать в триодном и ультралинейном режимах.