Wzmacniacz słuchawkowy klas A bez transformatora.
Wzmacniacz lampowy na rozgrzewkę?
Pierwsza próba...mimo potu i nerwów :-( nie w pełni udana.
Dawno podjąłem próbę zbudowania lampowego wzmacniacza słuchawkowego. Motywacji jest kilka, prywatnych. Brak czasu mocno mi to utrudniał ale odkurzyłem to, co powstało wcześniej i będę kontynuował ale tylko kilka udnych elemntów z dawnego pomysłu.
Najtrudniej zacząć po przerwie.
Dla ułatwienia tego zadnia i ograniczenia kosztów eksperymentu ten pierwszy będzie bez transformatorowy. Mam oczywiście na myśli transformator głośnikowy w każdym z kanałów.
Przyjmując założenie nie dużej mocy wyjściowej, bo dla słuchawek zadowalające jest praktycznie kilkaset miliwatów mocy średniej i poniżej wata mocy chwilowej i to dla słuchawek od 32 Ohm, chociaż zalecane są tu słuchawki standardu 200 Ohm z uwagi na lepszą dla tej konstrukcji transmisję mocy głównie tonów niskich.
Wzmacniacz jest układowo wtórnikiem katodowym na pojedynczej lampie mocy EL84 z polaryzacją tak skonstruowaną, że punkt pracy bez sygnału utrzymywał będzie prąd spoczynkowy Ia (DC) na poziomie około 30 mA, ale przy wzroście i opadaniu wartości napięcia siatki (wymuszone sygnałem z poprzedniego stopnia, jeśli podamy sygnał na wejście) prąd ten będzie posłusznie, teoretycznie proporcjonalnie zmieniał swoją wartość zgodnie z charakterystyką Ia = f(Ug) gdzie Ug jest napięciem między siatką sterującą ( tym przyp. G1 elektroda 2 ), a katodą. Jest to nieco mniej niż połowa wartości maksymalnej dla EL84 na podst. starszych dokumentacji z lat 70 tych. Jest to typowy dla klasy A centralny zakres prądu anodowego i licząc w uproszczeniu strata około 50% mocy zasilania anodowego Pa=0,03 A x 235 V = 7,05 W oraz moc żarzenia Pż=0,76 A x 6,3 V = 4,79 W. Taki to jest właśnie urok lampy elektronowej.
Charakterystyki lampy poszczególnych producentów trzeba traktować z dystansem i sprawdzać w kartach katalogowych. Są producenci o różnej renomie i trzeba wyważyć relacje jakość / cena.
W opisywanym wzmacniaczu jest konieczność zastosowania wstępnego stopnia wzmacniającego napięcie, bowiem wzmocnienie napięciowe wtórnika katodowego jest poniżej jedności. Jest jednak ogromną zaletą wtórnika wielka transformacja oporności. Niska oporność wyjściowa w obwodzie katody jest właśnie tym, co pozwoli nam zrezygnować z transformatora ale niestety, jak już wspominałem dla czerpania szczątkowej mocy, jaką lampa będzie wytracała na ciepło.
Schemat stopnia końcowego jenego kanału.
Mam skłonność do zabezpieczania się w układach przed wszelkimi okolicznościami. Niektóre rezystory są może przewymiarowane na 200% w stos. do wyników obliczeń ale to jest egzemplarz doświadczalny i może wystąpią w nim ekstremalne zjawiska, już ja się postaram. Diody Zenera lub w to miejsce transil mogą ocalić słuchawki w przypadku silnego impulsu, jaki może się zdarzyć w przypadku np uderzenia w lampę lub nawet wstrząsu obudowy wzmacniacza. W lampach zużytych lub o wadliwej konstrukcji, w następstwie silnego wyładowania wewnątrz, przegrzania anody i t. p. dochodzi do zwarć elektrod przy wstrząsach. Konsekwencją zwarcia elektrod mogą być czasami uszkodzenia nieodwracalne. Zmiany mechaniczno-elektryczne, które drastycznie zmieniają charakterystykę lampy np. odpalenie fragmentu katody lub jednej z siatek, zwarcie między grzejnikiem, a katodą i wszelkie kombinacje między elektrodami. Dużo straszę, a to w końcu wzmacniacza budowanie ma być przede wszystkim przyjemne, a przy okazji pożyteczne.
Opis stopnia koncowego
Schemat stopnia końcowego w układzie wtórnika katodowego jest tu nieco zmodyfikowany w celu zapewnienia odpowiedniej wartości ujemnego napięcia stałego polaryzacji siatki sterującej Ug mierzonej względem katody. Nie mam pewności czy oczekiwane lampy EL84, które zakupiłem będą miały typowe charakterystyki aby możliwie dokładnie zbliżyć się do założonej wartości prądu anodowego 30 mA tylko przez kombinacje połączeń rezystorów R25 i R24. Zmieniając równoległą rezystancję zastępczą na 4 sposoby nie uzyskam w rzeczywistości Ug w uproszczonym rachunku, w przedziale 7,05V do 4,35V bo każda zmiana doprowadzi do regulacji prądu Ia, a sprzężenie zwrotne będzie prowadziło do stabilizacji prądu anodowego ale przecież tylko częściowo.
Głównym elementem obciążenia jest rezystor R27. Jego moc nie jest wynikiem celowego przewymiarowania ale dostępnością wygodnego konstrukcyjnie rezystora z korpusem aluminiowym.
Innym, budzącym może wątpliwości, co do zasadności komplikowania układu jest zespół równoległych kondensatorów 2 x 100 uF i 2,2 uF lub nawet 1 uF.
Stosowanie równoległego kondensatora z izolatorem stałym przy kondensatorze elektrolitycznym znacznej pojemności jest zasadniczo typowe dla blokowani zakłóceń w obwodzie zasilania dla poprawy wypadkowe rezystancji szeregowej w zakresie wyższych częstotliwości. Duże znaczenie ma tu parametr ERS (pozorna rezystancja szeregowa), który opisuje pogorszenie właściwości kondensatora przy wzroście częstotliwości przeładowania. Z uwagi na konstrukcję mechaniczną i zjawiska elektrochemiczne nie tylko reaktancja Xc = f(ω) opisuje właściwości szeregowe takiego
kondensatora. W praktyce ma to znaczenie bo oczekiwany prąd AC w obwodzie szeregowym będzie mniejszy niż obliczony z przytoczonej zależność na reaktancję pojemnościową.
W naszym wzmacniaczu częstotliwości nie są tak znaczące, a tym bardziej prądy w obwodzie słuchawek. Wygodniejsze wymiarowo i tańsze były właśnie kondensatory 200 uF / 400 V niż pojedynczy 470 uF/400 V.
Schemat wzmacniacza dwukanałowego.
Układ nie był weryfikowany empirycznie. Wartości załozonych prądów i napieć moga odbiegać od założeń i wymagać zmian wartości elementów biernych.
Konstrukcja i montaż mechaniczno-elektryczny wzmacniacza.
Projekt rozmieszczenia elementów wykonany na podstawie schematu ideowego, nie był jeszcze praktycznie zrealizowany i może zawierać błędy połączeniowe.
Uwaga, decyzja o zmianie w układzie polaryzacji siatki lamp mocy.
Zamiast regulacji Ug przez układ czterch rezystorów w obwodzie katody zatosowano potencjometr montażowy. Zapewni szerszy zakres regulacji, istony dla badania prototypu.
Zmiany nie uwzględniono na rysunku planu połączeń.
