Многих радиолюбителей, желающих приобщиться к ламповому звуку, останавливает наличие в конструкции выходного трансформатора. Качество этого элемента во многом определяет конечное качество звучания всего усилителя. Готовые промышленные образцы стоят весьма дорого, да и не всегда есть возможность подобрать трансформатор под конкретную лампу или режим работы. А изготовить качественный выходной трансформатор в домашних условиях не каждому радиолюбителю под силу.
Потому, практически вместе с появлением лампы, радиоинженеры начали поиски путей исключения из схемы выходного трансформатора. Для снижения выходного сопротивления усилителя в ход пошли и катодные повторители, и параллельное включение нескольких ламп, мостовые и двухтактные схемы. Такая топология получила название OTL (без выходного трансформатора).
Подобные OTL-аппараты даже выпускались в промышленных масштабах, но, увы, лишь единицы из них имели достойное звучание. Потому интерес к таким схемам в последнее время заметно угас.
Однако, памятуя о том, что сопротивление (аудиофильских) наушников чаще всего лежит в диапазоне 32-600 Ом, что по сравнению с сопротивлением акустических систем в 4-8 Ом получается в несколько раз, а то и сотен раз больше, радиолюбители не оставляют попытки реализовать OTL-топологию в маломощных усилителях для наушников. Чаще всего встречаются вариации на тему SRPP-каскадов и параллельного включения ламп. Но бывают и другие варианты.
Один из вариантов предложил Морган Джонс в несильно далёких 90-х годах. В основу своей схемы он заложил схему усилителя EarMax, который выпускался одной известной фирмой и стоил около 1000$.
Изменив некоторые номиналы и типы используемых ламп (в оригинале была лампа 6Н1П), Джонс увеличил нагрузочную способность усилителя и обеспечил относительно качественную работу схемы на 32-омные наушники. Схема усилителя представлена на рисунке:
Входной каскад обычный — с резистивной нагрузкой. Ток покоя составляет 3мА. В качестве R5 можно использовать два резистора номиналом 1,5кОм включенных параллельно. Выходной каскад для снижения выходного сопротивления усилителя без использования общей отрицательной обратной связи построен по схеме двухтактного катодного повторителя Уайта. Его ток покоя выбран 10мА, при этом его выходное сопротивление составляет всего 10 Ом. Общий коэффициент усиления всего усилителя составляет 22.
Как показали измерения, усилитель отлично справляется с наушниками сопротивлением от 300 Ом. При этом, чем ниже сопротивление нагрузки, тем получается короче спектр гармоник на выходе усилителя.
Для нагрузки в 32 Ом усилитель при больших мощностях (а максимум составил 32 мВт) имел дисбаланс положительной и отрицательной полуволн сигнала.
Изучением такого странного поведения усилителя при низкоомной нагрузке (ведь выходное сопротивление усилителя было достаточно низким) занялись два энтузиаста Джон Броски и Алекс Кавалли. В результате их исследований были изменены номиналы резисторов (и как следствие режимы работы ламп) выходного каскада. Это позволило оптимизировать распределение тока между плечами выходного каскада:
В результате казалось бы незначительных изменений номиналов некоторых резисторов удалось повысить выходную мощность усилителя в 6 раз и полностью устранить асимметрию полуволн сигнала при низкоомной нагрузке. Так же существенно сократился «хвост» гармоник (до 4-ой, против 7-ой в исходном варианте) и расширился частотный диапазон в НЧ-области.
Но за всё приходится платить. Из-за внесённых изменений уменьшился общий коэффициент усиления до 19, и возросло выходное сопротивление усилителя до 53 Ом. Тем не менее, усилитель достойно справился с наушниками сопротивлением 32 Ома.
Для тех, кто не боится общей отрицательной обратной связи, Алекс Кавалли предложил вариант схемы:
Здесь резисторы R3 и R10 формируют цепь общей ООС. Её глубина выбрана как компромисс: с одной стороны — понизить выходное сопротивление усилителя менее 32 Ом (с указанными номиналами получается 20 Ом), с другой стороны — общего усиления должно хватать, чтобы раскачать сигнал с выхода обычного CD-плейера. Алекс советует поэкспериментировать с номинала этих резисторов, чтобы подобрать оптимальное звучание под конкретные наушники.
Не все любят лампу 6Н23П, потому нашлись энтузиасты, которые доработали исходный вариант усилителя EarMax на базе ламп 6Н1П:
Здесь также изменены номиналы резисторов для повышения нагрузочной способности усилителя, кроме того для оптимизации режимов потребовалось увеличить напряжение питания усилителя.
При повторении этого варианта обращаю ваше внимание на то, что лампа 6Н1П по цепи накала потребляет ток практически в два раза больше, чем 6Н23П. Это следует учесть при выборе трансформатора и изготовлении блока питания. Учитывая, что внутреннее сопротивление лампы 6Н1П (11кОм) значительно выше внутреннего сопротивления лампы 6Н23П (около 2,5кОм), последний вариант усилителя рекомендуется использовать с наушниками сопротивлением от 100 Ом.
Благодаря своей простоте, все приведённые выше конструкции легко собираются навесным монтажом без использования печатных плат.
Единственный конденсатор на пути сигнала это С4. Здесь следует использовать конденсатор максимально-доступного вам аудиофильского качества! Не стоит использовать конденсаторы с рабочим напряжением ниже указанных на схеме, так как до полного прогрева ламп напряжение на них может достигать напряжения питания усилителя.
Схема блока питания не приводится, так как здесь любой радиолюбитель может развернуться в полной мере своей аудиофильской испорченности. В оригинале усилитель запитывался от обычного мостового выпрямителя с C-L-C фильтром. Не было предусмотрено никаких цепей по задержке подачи анодного напряжения до прогрева ламп. В поздних моделях усилителя для снижения уровня фона ввели питание накала ламп постоянным напряжением.
При повторении конструкции можно реализовать питание усилителя от кенотронного выпрямителя, что автоматически защитит катоды ламп, или, учитывая небольшой ток потребления схемы, от параметрического стабилизатора.
При прослушивании усилителя даже оригинальной (недоработанной) версии все отмечали чистое и ровное звучание без излишней ламповой мягкости с чёткой проработкой ВЧ-области и потрясающими «низами», обычно не свойственным ламповым усилителям. Несмотря на казалось бы небольшую выходную мощность, уровень громкости был более чем достаточный, а иногда превышал разумные пределы.
Учитывая доступность деталей и простоту конструкции, сборка этого усилителя может стать неплохим занятием для морозного зимнего вечера, шансом приобщиться к ламповому звуку и простым способом поднять звучание ваших наушников на совершенно другой уровень.
Собирая и налаживая схему, помните, что в ламповых конструкциях присутствуют высокие напряжения опасные для жизни! Будьте внимательны и осторожны. Соблюдайте правила техники безопасности при работе с высоким напряжением. Не забывайте разряжать конденсаторы перед проведением работ внутри усилителя.
Удачного творчества!
Главный редактор «РадиоГазеты».
А С3 разве не на пути сигнала??