Оглавление
Цель этой небольшой практической работы — получить работоспособный компактный усилитель для небольших ламповых приёмников и прочей винтажной аудиоаппаратуры, при минимальных затратах. Рассмотрен вариант маломощного УНЧ на основе широко доступных телевизионных триодов/пентодов (наша 6Ф1П и аналоги 6BL8 / ECF80 / 6U8 / PCF82). Проведены измерения рабочих режимов, оценка выходной мощности при разных схемных вариантах, а также проверены варианты предварительного усиления и схем обратной связи.
Обоснование выбора лампы
6Ф1П, 6BL8 / ECF80 и её аналоги распространены по всему Миру и доступны по цене; их использование вполне оправданно для самодельных усилителей. Европейский вариант с последовательным накалом — PCF80 / 9A8, североамериканский — 6U8 / ECF82; электрические параметры близки, допускают адаптацию одной схемы с небольшими изменениями. Версии с последовательным накалом (например, 9U8/PCF82) рассчитаны на 300 мА тока. Подробнее смотрите в справочнике.
Выходной трансформатор
В качестве недорогого и доступного трансформатора использовался акустический трансформатор Jaycar MM1900 (предназначен для 8-омных динамиков в 100-в сетях оповещения). Такое соотношение импедансов подходит для маломощных ламповых выходных каскадов, при этом при малом анодном токе (≤ 10 мА) насыщение сердечника не проявлялось. Ограничение: трансформатор не рассчитан на длительную протекание постоянного тока в обмотках, поэтому он наиболее приемлем для однотактных схем с малым анодным током или для триодного включения, где постоянный компонент мал.
Для удобства экспериментирования использовалась тестовая панель с 9-контактным гнездом лампы и выводными клеммами, что позволило быстро менять варианты включения и параметры смещения.
Триодный выходной каскад
Принимая во внимание максимальную допустимую анодную рассеиваемую мощность ~1,5 Вт, исследовались рабочие точки при различных значениях B+.
Проверенные рабочие условия:
| B+ (В) | Vk в покое, В | Ik в покое, мА | Pa в покое, мВт | Вых. мощность, мВт |
|---|---|---|---|---|
| 150 | 6,4 | 6,4 (Rk 1 кОм) | 927 | 116 |
| 200 | 8,5 | 7,0 | 1300 | 209 |
| 210 | 9,2 | 7,7 | 1520 | 221 |
| 220 | 9,4 | 7,8 | 1630 | 228 |
Выводы по триодному включению:
- При B+ ≈ 200 В анодная рассеиваемая мощность близка к 1,4 Вт, что остаётся в пределах допустимого для кратковременной работы.
- Максимальная без искажений выходная мощность на первичной обмотке ~500 мВт (при нагрузке 8,2 Ω на вторичной, первичная имеет сопротивление ~24 кОм).
- Для получения полной выходной мощности требуется входной сигнал порядка 18 В (≈6,3 В RMS) — высокая величина, что объясняется низкой эффективности триода в роли выходной лампы.
- При B+ = 12 В максимальная выходная мощность снизилась до ~5,3 мВт.
Пентодный выходной каскад
Ограничения по мощностям: анодная рассеиваемая мощность до 1,7 Вт; экранная сетка — до 500 мВт; максимальный катодный ток не должен превышать 14 мА.
Экспериментальные наблюдения:
- Оптимальное согласование для рассматриваемой конструкции даёт выходную мощность около 500 мВт при первичном импедансе ≈24 кОм (при использовании 8-омной нагрузки первичное сопротивление окажется ближе к 20 кОм).
- Для примера расчёта: при B+ = 209 В и Ik ≈ 6,9 мА анодная рассеиваемая мощность ≈ 1,45 Вт; при этом ток экранной сетки ~2 мА даёт рассеяние ≈0,424 Вт. Общий потребляемый ток при 215 В около 9 мА.
- Входная чувствительность: ~8 В без катодного шунтирования и ~2,6 В с шунтированием; шунтирование повышает усиление, но увеличивает искажения.
- Наилучшая неискажённая выходная мощность без шунтирования — ~224 мВт; с шунтированием — ~192 мВт при заметном росте искажений.
Усилитель напряжения
Для управления пентодом был разработан усилитель напряжения на триодной секции лампы. Анодное сопротивление в 220 кОм выбрано как компромисс между усилением и нагрузкой входной сетки пентода. Резистор катода 5,6 кОм обеспечивает требуемую точку смещения; для максимального усиления катодная цепь шунтировалась конденсатором (64 µF использовался в эксперименте; 25 µF также считается достаточным).
Результат: максимальное неискажённое анодное напряжение ~23 В при входном 1,78 В (коэффициент по напряжению ≈12,9).
Полный усилитель на 6BL8
Параметры полного каскада:
- Входная чувствительность: 708 мВ п-п (≈250 мВ RMS).
- Выходная мощность: 258 мВт на 8,2 Ω.
Дополнительно введён сеточный ограничитель 47 кОм для пентода, выполняющий роль нижнечастотного фильтра с ёмкостью сетки и стабилизирующий работу на высоких частотах.
Частотные характеристики
Измерения спектральной характеристики при разных значениях шунтирующего конденсатора на аноде пентода показали следующее:
| Шунт на аноде | Нижняя f(−3 dB), Гц | Верхняя f(−3 dB), Гц | Частотный пик, Гц |
|---|---|---|---|
| Отсутствует | 760 | 55,000 | 18,500 |
| 1000 пФ | 580 | 9,000 | 3,200 |
| 3300 пФ | 430 | 3,200 | 1,300 |
Шунтирование анода снижает верхнюю полосу и убирает резонансные пики, вероятно из-за взаимодействия первичной индуктивности трансформатора с шунтирующим конденсатором; оптимальный выбор шунта в данном случае — ~1000 пФ при необходимости сглаживания верхней полосы.
Обратная связь и шунтирование катода пентода: шунтирование катода (конденсатор) повышает чувствительность (до ~70 мВ RMS) но увеличивает искажения. Применение межанодной обратной связи (резистор между анодами триода и пентода) снижает коэффициент усиления и уменьшает гармонические искажения. Типичные значения исследованных резисторов: 3,3 МОм (входная чувствительность ~100 мВ RMS) и 2,2 МОм (~110 мВ RMS), при этом искажения уменьшаются.
Испытания с лампой 6U8
При тех же условиях (B+ ≈ 215 В):
- Максимальная выходная мощность: ~380 мВт при чувствительности ≈250 мВ.
- Анодный ток пентода: ~10 мА; ток экранной сетки: ~2,84 мА. Рассеиваемая мощность анода ≈ 208 В × 10 мА = 2,08 Вт (в пределах номинала 3 Вт), но рассеиваемая мощность экранной сетки ≈ 211 В × 2,84 мА ≈ 600 мВт, что превышает номинальную 550 мВт.
- Снижение напряжения на экранной сетке до ~190 В уменьшает ток на ней и рассеиваемую мощность до допустимого уровня; наиболее простая мера — резистор 10 кОм в цепи экрана или питание экрана от отдельного источника ~190 В. При общем питании 190 В выходная мощность снижается до ~340 мВт, при токе B+ ≈ 10,6 мА.
Итоги и рекомендации
- Эти радиолампы представляют собой действительно удобное решение для маломощных УНЧ, применимых в компактных радиоприёмниках и системах с ограниченным напряжением анода.
- 6U8 обеспечивает более высокую выходную мощность по сравнению с 6BL8, но 6BL8 остаётся приемлемым вариантом с учётом доступности ламп.
- В практической реализации важно контролировать рассеиваемую мощность на аноде и экране, а также избегать длительного протекания постоянного тока через акустический трансформатор без воздушного зазора.
- При необходимости повышения чувствительности допускается применение катодного шунтирования или обратной связи, с оговоркой возможного увеличения искажений.
- Для компактных и дешёвых самодельных усилителей оптимальны низкие анодные токи и корректная подборка трансформатора с подходящим первичным сопротивлением.
Таким образом, радиолампы 6Ф1П и их эквиваленты пригодны для создания компактных маломощных усилителей звука. Пентодное включение обеспечивает заметно большую выходную мощность и лучшую чувствительность по сравнению с триодным режимом, тогда как триодный режим даёт более мягкие и менее склонные к нарастанию верхней полосы характеристики. При проектировании важно соблюдать ограничения по рассеиваемой мощности на аноде и экранной сетке, чтобы не превысить его тепловой лимит.
Выбор трансформатора влияет на результат сильнее, чем многие ожидают: недорогие трансформаторы годятся для однотактных выходов при малых постоянных компонентах анодного тока, но при наличии значительного постоянного тока сердечник может насытиться. Для стабильной и эффективной работы требуются широкие сопротивления первички (порядка десятков кОм), качественное согласование и минимальные потери в путях тока.
При правильной наладке и подборе компонентов, такие лампы обеспечивают приемлемую выходную мощность для портативных и малогабаритных приёмников при минимальных затратах.
