8205.pdf

(1067 KB) Pobierz

Projekty

AVT

5289

Stereofoniczny

wzmacniacz lampowy

2×10 W dla każdego

Tranzystory zaczęto stosować ponad 40 lat temu. Od tamtego czasu

na dobre zagościły w różnych urządzeniach powszechnego użytku.

Lecz od jakiegoś czasu daje się zauważyć „moda” na posiadanie

wzmacniacza lampowego. Pomarańczowy blask, charakterystyczny

zapach rozgrzanej bańki, delikatny szum, miękki i przyjemny

dźwięk – to są niewątpliwe uroki lamp, które potraﬁą w znacznym

stopniu umilić słuchanie ulubionej muzyki.

Rekomendacje:

wzmacniacz ma stosunkowo prostą, powtarzalną

budowę i dzięki temu może być wykonany również przez

średniozaawansowanych elektroników.

Aby móc samodzielnie zbudować

wzmacniacz lampowy trzeba zrobić niewiel-

ką retrospekcję i poznać zasadę działania

jego najważniejszego podzespołu – lampy

elektronowej.

Każda lampa składa się z podgrzewanej

elektrycznie katody, jednej lub więcej siatek

oraz anody. Lampa niemająca siatek to dioda.

Konstrukcja mechaniczna jest usztywniona

mostkami wykonanymi ze szkła lub z miki.

Okala ją szklana bądź metalowa bańka,

z wnętrza której wypompowano powietrze.

Ma to na celu ułatwienie ruchu elektronów

od katody do anody. Na

fotograﬁi 1

przykła-

dowy system elektrod lampy, który normal-

nie jest ukryty wewnątrz blaszanej anody.

W samym centrum umieszczona jest ni-

klowa rurka katody, pokryta białą warstwą

tlenków metali, która ułatwia emisję elektro-

nów. Wewnątrz niej znajduje się cienka, od-

izolowana elektrycznie spiralka, która ogrze-

wa katodę. Wyemitowane z katody elektrony

Dodatkowe materiały

na CD/FTP

są przyciągane w kierunku okalającej ją ano-

dy, będącej na wysokim potencjale dodat-

nim. Pierwsza siatka, sterująca, pozwala na

regulację prądu anodowego poprzez zmianę

przyłożonego do niej napięcia. W większo-

ści małych lamp ma ona potencjał ujemny,

przez co nie pozwala elektronom przelecieć

dalej. Lampa mająca tylko jedną siatkę to

trioda. Została ona zbudowana przez amery-

kańskiego naukowca Lee de Foresta w 1906 r.

Kolejna siatka, zwana ekranującą, ma

za zadanie przyspieszyć elektrony, które

zmniejszyły swoją prędkość na skutek od-

pychającego działania siatki sterującej. Ma

wysoki potencjał dodatni, zatem niektóre

elektrony uderzają w nią i płynie przez nią

prąd pasożytniczy. Jednak jest ona niezbęd-

na do zwiększenia współczynnika wzmoc-

nienia lampy oraz zmniejszenia pojemności

pasożytniczych. Lampa mająca dwie siatki to

tetroda.

Następna siatka, zwana zerową bądź

antydynatronową, ma luźno ułożone zwoje

i ma z reguły potencjał 0 V, czyli połączona

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2011

Stereofoniczny wzmacniacz lampowy 2×10 W dla każdego

AVt-5289 w ofercie AVt:

AVT-5289A – płytka drukowana

Podstawowe informacje:

• wzmacniacz stereofoniczny o mocy wyjściowej

2×10 W przy obciążeniu 8

• brak przełącznika źródeł i obwodów regulacji

barwy dźwięku

• pasmo przenoszenia 20 Hz...30 kHz przy

3 dB spadku wzmocnienia

• napięcie zasilania 230 V

, pobór energii

około 80 W przy maksymalnym wysterowaniu

• konstrukcja modułowa: odrębne płytki

zasilacza, wzmacniacza kanału prawego

i kanału lewego

Dodatkowe materiały na CD/FtP:

ftp://ep.com.pl,

user:

12147,

pass:

2e7u6a2a

• wzory płytek PCB

• karty katalogowe i noty aplikacyjne

elementów oznaczonych w

Wykazie

elementów

kolorem czerwonym

Dodatkowe informacje:

Transformatory można wykonać w ﬁrmie

Selenoid s.c., ul 11 Listopada 127, 62-030

Luboń, e-mail: kacper@selenoid.pl. W temacie

zamówienia należy napisać „transformatory do

wzmacniacza z EP 5/2011”. W momen-

cie ukazania się artykułu szacunkowy koszt

zakupu z kosztami wysyłki to 250 złotych.

Transformatory są objęte dożywotnią gwarancją

producenta.

Projekty pokrewne na CD/FtP:

AVT-5267

AVT-5254

AVT-5142

(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)

Fotograﬁa 1. Wnętrze lampy 5-elektrodowej (pentody)

jest z katodą (należy pamiętać, że w lampach

wszystkie napięcia są mierzone względem

katody, a nie masy). Pełni ona ważną funkcję,

ponieważ elektrony rozpędzone przez siatkę

Wykaz elementów

rezystory

(0,25 W):

R1, R23: 220 kV

R2, R7, R16, R17, R24, R29, R38, R39: 22 kV

R3, R25: 82 kV/1 W

R4, R9, R26, R31: 1 kV

R5, R27: 680 kV/1 W

R6, R12...R15, R28, R34...R37: 1 MV

R8, R10, R30, R32: 24 kV/1 W

R11, R33, R50: 200 kV/1 W

R18, R19, R40, R41: 10

R20, R21, R42, R43: 47

R22, R44, R46: 47

V/2

R45: (R45A+R45B – opis w tekście)

R47, R48: 220

V/2

R49: 510 kV/2 W

P1: 47 kV (potencjometr podwójny,

logarytmiczny)

P2, P3, P5, P6: 47 kV (potencjometr

montażowy)

P4, P7 22 kV (potencjometr montażowy)

kondensatory:

C1, C7: 1

mF/100

C2, C8: 100 nF/400 V

C3, C4, C9, C10: 33 nF/630 V

C5, C6, C11, C12: 22

mF/63

C13: 10 nF/630 V

C14, C16: 100

mF/400

C15: 220

mF/400

C17: 22...100

mF/400

C18, C21, C23: 22...100

mF/400

C19, C20: 3300...4700

mF/16

C22, C23: 470...1000

mF/40

Półprzewodniki:

B1, B3: Mostek Graetza 1 A/1000 V

B2: Mostek Graetza 6 A/100 V

IC1: LM7924

Inne:

F1: bezpiecznik zwłoczny WTAT-2A

S1: wyłącznik sieciowy

V1...V8: opis w tekście

Podstawki: opis w tekście

Transformatory: opis w tekście

Gniazdo zasilające: np. IEC

Gniazdo wejściowe: np. DIN

Gniazda wyjściowe: np. głośnikowe,

sprężynowe

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2011

ekranującą, mają w pewnych sytuacjach tak

wielką energię kinetyczną, że są w stanie

wybić z anody inne elektrony, które z kolei

lecą w stronę siatki ekranującej. Zwiększają

one jej prąd, co jest skutkiem niepożąda-

nym. Efekt ten nosi nazwę zjawiska dyna-

tronowego. Zadaniem siatki zerowej jest

zatrzymanie tych elektronów i skierowanie

ich z powrotem do katody. Lampa z trzema

siatkami to pentoda – takie zastosowano do

zbudowania niniejszego wzmacniacza. Spe-

cyficznym przypadkiem pentody jest tetroda

strumieniowa, np. użyta we wzmacniaczu

6P1P (6П1П). Siatka zerowa ma formę płytek

formujących wiązkę elektronów, zaś zwoje

siatki sterującej pokrywają się ze zwojami

siatki ekranującej, co skutkuje bardzo niskim

prądem tej ostatniej.

Istnieją też lampy mające większą licz-

bę siatek (heksody, heptody, oktody itd.),

kilka systemów w jednej bańce (duodioda,

duotrioda, triodo-pentoda, diodo-duodiodo-

trioda itd.), bądź specyficzny kształt elektrod

(kineskopy, „magiczne oczka”, wyświetla-

cze VFD) lub wypełnione są odpowiednim

gazem pod zmniejszonym ciśnieniem (neo-

nówki, tyratrony, wyświetlacze NIXIE).

Lampowy potencjometr siły głosu

(EP 12/2010)

Wzmacniacz lampowy dla każdego

EP 09/2010)

Wzmacniacz lampowy dla

nielampowców (EP 8-9/2008)

Na CD: karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów oznaczonych w wykazie elementów kolorem czerwonym

Budowa i zasada działania

Po omówieniu zasady działania lampy,

najwyższy czas przejść do opisu wzmacnia-

cza. Schemat części lampowej pokazano na

rysunku 2.

Składa się z dwóch identycznych

kanałów, zatem przeanalizowany zostanie

tylko jeden.

W jednym kanale pracują cztery lam-

py: dwie 6Ż1P (6Ж1П) i dwie 6P1P (6П1П).

W urządzeniu modelowym zastosowano

wersje militarne (o podwyższonych ży-

wotności i niezawodności), odpowiednio

6Ж1П-EB

6П1П-EB.

Najłatwiej jest je za-

kupić na portalach aukcyjnych, gdzie ceny

nieużywanych lamp wahają się w granicach

1...3 złotych za

6Ж1П-EB

oraz 5...8 złotych

6П1П-EB.

Niska cena i dostępność tych

lamp zadecydowały o zastosowaniu ich

w tym projekcie.

Sygnał akustyczny poprzez kondensator

C1 dostaje się na ścieżkę oporową potencjo-

metru P1. Zadaniem tego kondensatora jest

odcięcie składowej stałej, której obecność

objawiałaby się trzaskami podczas regulacji

głośności oraz wpływałaby na punkt pracy

lampy. Rezystor R1 zabezpiecza lampę V1

przed niepożądanymi skutkami przypad-

kowej utraty kontaktu ślizgacza ze ścieżką

oporową, a więc gwałtownym wzrostem prą-

du anodowego, który objawiłby się głośnym

trzaskiem. Rezystory R2, R7, R16 i R17 to

tzw. rezystory antyparazytowe. Wraz z po-

jemnością katoda-siatka tworzą filtr górno-

zaporowy, dzięki czemu zmniejszają ryzyko

wzbudzenia się wzmacniacza. Rezystor R4

wytwarza ujemne napięcie dla siatki sterują-

cej poprzez podniesienie potencjału katody

względem siatki, która jest galwanicznie po-

REKLAMA

Projekty

rysunek 2. Schemat części lampowej wzmacniacza stereofonicznego

łączona z masą. R3 zamienia wahania prądu

anodowego na wahania napięcia, zaś rezy-

stor R5 ogranicza napięcie siatki ekranującej.

Ma to na celu ustalenie punktu pracy lampy

w miejscu występowania jak najmniejszych

zniekształceń. Kondensator C2 odcina skła-

dową stałą, której obecność na siatce sterują-

cej lampy V2 jest wysoce niepożądana.

Rezystory R6 i R9 pełnią analogiczną

funkcję, co R1 i R4 w okolicy V1. Jest to

układ polaryzacji automatycznej. Na uwagę

zasługuje fakt, iż w katodę V2 włączony jest

dodatkowy rezystor – R10. Jego wartość jest

równa rezystorowi anodowemu R8. Dzię-

ki temu zabiegowi stopień, co prawda nie

ma wzmocnienia (k

≈1),

za to z jego katody

i anody otrzymujemy dwa sygnały o prze-

ciwnych fazach. Przesunięcie fazowe wzglę-

dem siatki sterującej na katodzie wynosi 0°,

na anodzie 180°. Pokazano to na

rysunku 3.

Zjawisko te można tłumaczyć w nastę-

pujący sposób: rośnie potencjał siatki

→

ro-

śnie prąd anodowy

→

rośnie spadek napięcia

na R10 i R8 (R9 pomijam ze względu na małą

wartość w stosunku do nich)

→

potencjał

katody rośnie, a anody maleje. Analogicznie:

potencjał siatki maleje

→

maleje prąd ano-

dowy

→

maleje spadek napięcia na R10 i R8

rysunek 3. Przebiegi napięć: wejściowego i wyjściowych w odwracaczu fazy

z dzielonym obciążeniem

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2011

Stereofoniczny wzmacniacz lampowy 2×10 W dla każdego

rysunek 4. Schemat zasilacza

→

potencjał katody maleje, a anody rośnie.

Przez katodę płynie również znikomy prąd

siatki ekranującej, ograniczony przez R11.

Ze względu na małą i praktycznie niezmien-

ną wartość, nie ma on znaczenia.

Kondensatory C3 i C4 pełnią analogicz-

ną funkcję, co C2. Z nich wzmocniony sy-

gnał, pozbawiony składowej zmiennej, trafia

na siatki sterujące lamp, odpowiednio V3

i V4. Spolaryzowane są ujemnie (ok. –20 V)

za pomocą zasilacza zewnętrznego. Poten-

cjometrami P2 i P3 reguluje się to napięcie,

oddzielnie dla każdej lampy. Kondensatory

C5 i C6 filtrują ewentualne tętnienia, któ-

re mogłyby przedostawać się przez ten ob-

wód. Rezystory R12 i R13 zwiększają opór

wewnętrzny tych układów polaryzujących.

Ich brak zaowocowałby niemal całkowitym

zwarciem sygnału użytecznego z masą. Re-

zystory R14 i R15 są umieszczone wyłącznie

w celach asekuracyjnych, na wypadek gdyby

ślizgacz któregoś z potencjometrów utracił

kontakt z warstwą oporową, potencjał siatki

wynosiłby ok. 0 V, co pociągnęłoby za sobą

przepływ bardzo dużego prądu anodowego

przez lampę i w rezultacie jej uszkodzenie.

W takiej sytuacji, zostanie ona dołączona do

napięcia –24 V, co poskutkuje jedynie lekkim

zniekształceniem dźwięku.

Napięcie odkładające się na rezystorach

katodowych R18 i R19 nie ma znaczenia pod-

czas eksploatacji wzmacniacza, lecz jest ono

niezbędne do ustawienia prawidłowej pola-

ryzacji lamp, o czym później. Rezystory R20

i R21 ograniczają prąd siatek ekranujących

i zabezpieczają je na wypadek odłączenia się

uzwojenia pierwotnego transformatora głośni-

kowego od zasilacza. Wówczas większość tego

prądu popłynęłoby przez siatki, przeciążając

lub nawet uszkadzając je. W transformato-

rze głośnikowym spotykają się dwa sygnały

o przeciwnych fazach, wzmocnione uprzednio

przez lampy mocy. Dzięki odpowiedniemu

podłączeniu uzwojeń dodają się, zwiększając

moc wyjściową, w porównaniu z układem

z pojedynczą lampą w końcówce mocy.

Rezystor R22 musi być dołączony jak

najbliżej wyprowadzeń uzwojenia wtórnego,

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2011

najlepiej bezpośrednio na nich. Zabezpiecza

on ten cenny element przed zniszczeniem

w razie odłączenia się głośnika przy dużym

wysterowaniu indukujące się w uzwojeniu

pierwotnym napięcie byłoby w stanie prze-

bić jego izolację. Mogłyby ucierpieć również

lampy oraz inne elementy. Natomiast po-

tencjometrem P4 jest regulowana głębokość

ujemnego sprzężenia zwrotnego.

rysunku 3

zamieszczono schemat za-

silacza wzmacniacza lampowego. Jego zada-

niem jest dostarczenie trzech wymaganych

napięć: anodowego, żarzeniowego i siatko-

wego.

Napięcie anodowe prostowane jest przez

mostek B1. Gałąź +A zasila anody lamp

mocy, gałąź +B ich siatki ekranujące, zaś +C

przedwzmacniacz. Zastosowanie członów

RC pozwoliło na zredukowanie wielkości

pojemności. Dodatkowo, ze względu na wza-

jemne znoszenie się tych tętnień w transfor-

matorze wyjściowym końcówki mocy wyko-

nane w układzie przeciwsobnym są odporne

na tętnienia napięcia anodowego.

Żarzenie zostało zrealizowane przy uży-

ciu prądu stałego, dobrze filtrowanego, nie-

stabilizowanego. Znacząco ułatwia to kon-

strukcję wzmacniacza, gdyż eliminuje jedno

z głównych źródeł irytującego przydźwięku,

którym jest właśnie obwód żarzenia. Rezy-

stor R45 jest opcjonalny, służy do obniżenia

napięcia żarzenia do wymaganych 6,3 V

(±5%). Rezystory R49 i R50 pełnią dwie

funkcje: rozładowują kondensatory elektroli-

tyczne po wyłączeniu zasilania oraz podno-

szą potencjał żarników względem masy o ok.

60 V. Ma to na celu zapobieżenie przenikaniu

ewentualnych pozostałości tętnień do toru

wzmocnienia poprzez zablokowanie paso-

żytniczej diody, która tworzy się pomiędzy

żarnikiem a katodą. Katoda znajduje się na

potencjale bliskim masy, żarnik dużo wyż-

szym, zatem niemożliwe jest przenikanie

elektronów (nośników ładunku ujemnego)

w stronę katody. Jednocześnie mamy gwa-

rancję, że nie zostaje przekroczone dopusz-

czalne napięcie żarnik-katoda lamp odwra-

cacza fazy.

Napięcie wstępnie polaryzujące siatki

sterujące lamp mocy pochodzi z trzeciego

uzwojenia i prostowane jest przez mostek

B3. Dzięki dokładnej filtracji i stabilizacji

przy użyciu układu 7924 (IC1) możemy być

pewni braku tętnień oraz stałości tego na-

pięcia w czasie, co ma zasadnicze znaczenie

dla prawidłowości działania całego wzmac-

niacza.

Kompletowanie podzespołów

Cenę końcową wzmacniacza determi-

nują przede wszystkim transformatory:

zasilający i dwa wyjściowe. Mogą one być

toroidalne lub EI, nie ma to znaczenia. Pra-

cujące w urządzeniu modelowym zostały

wykonane w firmie

Selenoid

znajdującej się

w podpoznańskim Luboniu. Parametry trans-

formatorów są następujące:

Transformator sieciowy:

– uzwojenie pierwotne: 230 V

– uzwojenia wtórne: 230 V/0,3 A; 7 V/4 A;

24 V/0,1 A.

Transformator głośnikowy:

– impedancja między anodami: 10 kV,

– maksymalna moc przenoszona: 12 W,

– pasmo przenoszenia (spadek 3 dB):

50 Hz...20 kHz,

– impedancja obciążenia: 8 V,

– prąd spoczynkowy: 30 mA na lampę,

– maksymalny prąd anodowy: 50 mA na

lampę.

REKLAMA

Projekty

Lampy można bez problemu kupić na

aukcjach internetowych bądź giełdach elek-

tronicznych. Najlepiej jest kupować lampy

nieużywane, co zmniejsza prawdopodobień-

stwo wystąpienia przykrej niespodzianki

podczas uruchamiania. Jeszcze lepiej, gdy

sprzedawca ma możliwość parowania lamp

6П1П.

Różnica prądów anodowych w tym

samym punkcie pracy nie powinna być

większa niż 10%. W praktyce ten warunek

spełnia zdecydowana większość lamp nie-

używanych.

Jak już wspomniałem, zakup lamp z pro-

dukcji specjalnej (mających różne literki po

myślniku) jest dobrym posunięciem, gdyż ich

ceny są takie same lub niewiele wyższe, a lam-

py mają lepsze parametry. Dotyczy to przede

wszystkim V1 i V5, od których w dużej mierze

zależy finalny poziom szumów. Dodatkowo,

lampy „cywilne” są dużo bardziej wrażliwe na

mikrofonowanie, czyli niepożądane przenika-

nie drgań mechanicznych bańki do sygnału,

co objawia się charakterystycznym dzwonie-

niem w głośnikach przy stukaniu w obudowę

wzmacniacza. Nie jest to szkodliwe dla lamp,

jedynie irytujące dla słuchacza.

Oprócz lamp i transformatorów należy

zaopatrzyć się w 8 podstawek do PCB: cztery

9-nóżkowe typu

noval

oraz cztery 7-nóżko-

we typu

heptal.

Na wstępie należy odrzucić

pomysły polegające na bezpośrednim przy-

lutowaniu lamp do płytki. Z całą pewnością

skończy się to wcześniej lub później pęknię-

ciem szkła, zaś podstawki to wydatek około

kilku-kilkunastu złotych. Resztę podzespo-

łów elektronicznych (rezystory, kondensato-

ry, złączki śrubowe, potencjometry, gniazda)

można nabyć w każdym sklepie elektronicz-

nym. Również zakup kondensatorów elek-

trolitycznych, wysokonapięciowych, z racji

upowszechnienia się przetwornic impulso-

wych, nie stanowi problemu. Należy zaopa-

trzyć się również w przewody łączące płytki

ze sobą. Doskonale do tego celu nadają się

przewody pochodzące z uszkodzonych za-

silaczy komputerowych AT bądź ATX, ze

względu na dobrą izolację i różne kolory. Sy-

gnał audio i napięcie siatkowe są rozprowa-

dzane przewodem ekranowanym.

Odrębne zagadnienie stanowi obudowa.

Musi ona dobrze ekranować od zewnętrz-

nych pól elektrycznych, być wytrzymała

mechanicznie, dobrze izolować elektrycz-

nie oraz być estetyczna. Urządzenie mode-

lowe zostało zamknięte w obudowie o wy-

miarach (szerokość×głębokość×wysokość)

330 mm×280 mm×70 mm. Płyta górna jest

wykonana z aluminium o grubości 1 mm,

natomiast boki, przód i tył z heblowanych

desek sosnowych o grubości 15 mm. Spód

wykonano ze sklejki o grubości 8 mm. W ro-

gach są wklejone słupki z listwy drewnia-

nej o przekroju 20 mm×20 mm służące do

usztywnienia drewnianej ramki oraz umoż-

liwiające przykręcenie płyt górnej i dolnej.

Otwory na przewody w płycie aluminiowej

zostały zabezpieczone gumowymi przepu-

stami, co podnosi estetykę oraz chroni ich

izolację przed przetarciem. Na tylnej ściance

umieszczono jedynie gniazda przewodu za-

silania oraz dla sygnału audio.

sunek 7).

Montaż układu zacząć należy od

zasilacza. Stabilizator IC1 można przykręcić

do płytki. Do mostka B2 należy przymoco-

wać niewielki radiator, gdyż wydzielają się

w nim prawie 4 W ciepła. Rezystor R45 zo-

stał podzielony na dwa połączone szeregowo

R45A i R45B. Umożliwiają one uzyskanie

właściwego napięcia żarzenia.

Po zmontowaniu zasilacza należy spraw-

dzić poprawność jego działania. Zaczyna się

od podłączenia jedynie uzwojenia zasilają-

Budowa i uruchomienie

Wzmacniacz zmontowano na trzech

płytkach: zasilacza (rysunek

5),

wzmacnia-

cza kanału lewego (rysunek 6) i prawego (ry-

rysunek 5. Wzór ścieżek płytki przedwzmacniacza

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 5/2011

Plik z chomika:

neo666x

8205.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: