Схемотехника ламповых усилителей-корректоров

Н. ТРОШКИН, г. Москва

Схемотехника ламповых усилителей-корректоров. - "Радио", 2003. - N10. - С. 14, 15, 16, 17.

В статье автор делится опытом построения высококачественных ламповых предусилителей-корректоров для проигрывателей грамзаписи. Такие усилители отличаются большой перегрузочной способностью. Их высокая чувствительность предъявляет особые требования к источнику питания и защите от внешних наводок. Краткий анализ схемотехники подобных устройств позволит более критично и взвешенно оценивать сведения, имеющиеся в популярной литературе и Интернете.

Редакция журнала "Радио", однако, считает, что рекомендации по ограничениям в применении ООС в усилителях-корректорах следует воспринимать с учетом сведений об особенностях проектирования усилителей с общей ООС, изложенных, в других наших публикациях.

В последние годы компакт-диск, безусловно, является наиболее массовым видом музыкального носителя. Процессы цифровой обработки аудиосигналов непрерывно и весьма интенсивно совершенствуются, но несмотря на это, субъективно ощущаемое качество воспроизведения современных компакт-дисков зачастую с трудом приближается к уровню, достигнутому механической звукозаписью 35-40 лет тому назад! Кроме того, как ни странно, вместе с ростом популярности компакт-дисков наступил и "виниловый ренессанс" записей, произведенных 40 и более лет тому назад.

Именно возможность достижения высокого уровня субъективного, эмоционального и эстетического восприятия и объясняет интерес серьезных любителей музыки к аппаратуре воспроизведения грамзаписи. Один из важнейших компонентов этой аппаратуры - усилитель-корректор (УК). Вниманию читателей предлагается несколько вариантов таких устройств, где в качестве активных элементов применены как радиолампы, так и полупроводниковые приборы. Заметим, что в отличие от ламповых усилителей мощности, где в наши дни нередко используется схемотехника 20-50-х годов прошлого века, в отношении предусилителей подобный подход нецелесообразен. Классические УК в большинстве состоят из двух-четырех типовых усилительных каскадов с емкостной связью, охваченных достаточно глубокой общей ООС. Элементами этой ООС и формируется нужная АЧХ (рис. 1). В УК нередко применяют катодные и иные повторители.

Убедительным основанием для использования громоздких и чувствительных к вибрациям усилителей на лампах может служить, по мнению автора, лишь безусловное, субъективно оцениваемое потребителем преимущество над аналогичным (по уровню доступности) устройством на полупроводниковых приборах. В этих УК представляется желательным применение распределенной по каскадам усиления RIAA-коррекции (в том числе с катушками индуктивности). Кроме того, высокой линейности усилителей стараются достигать без использования общей и, по возможности, местной ООС. В сигнальном тракте минимизируют число переходных конденсаторов, нередко отказываясь от катодных повторителей.

Кстати, автор не разделяет мнения о недопустимости введения полупроводниковых приборов в усилительный тракт, о необходимости использования исключительно триодов с низким значением "m", о каких-то особых принципиальных преимуществах прямонакальных катодов и прочих "кардинальных средств". Напротив, абсолютно оправданно разумное сочетание в аудиотехнике положительных свойств полупроводниковых и электровакуумных приборов. Можно утверждать, что накопленный в период "лампового ренессанса" опыт позволил выявить ранее не очевидные, но принципиальные недостатки активных и пассивных компонентов, а также издержки общепринятой идеологии построения устройств на транзисторах. Это помогло наметить пути значительного улучшения звуковоспроизведения грамзаписи.

Напомним читателям, что магнитные преобразователи головок звукоснимателей условно подразделяют на следующие группы.

Группа 1 - головки с номинальным выходным напряжением порядка 2...4 мВ, рассчитанные на подключение к предусилителю с входным сопротивлением 47 кОм и общей входной емкостью 100...250 пФ (внутреннее сопротивление таких головок - 1 ...2 кОм). В этом случае требуемое усиление усилителя на частоте 1000 Гц составляет 50...60 дБ. К этой группе относится большинство головок типа MM (Moving Magnet) и головки МС (Moving Coil) с повышенной чувствительностью. Любопытно, что некоторые известные фирмы (Shure, Grado и т. п.) в последнее время стали выпускать специальные вставки с иглами для проигрывания обычных грампластинок ("на 78 оборотов") к известным серийным моделям своих ММ головок.

Группа 2 - головки с номинальным выходным напряжением 0,2...0,3 мВ, для которых оптимальное значение нагрузки равно около 1 кОм (внутреннее сопротивление таких головок порядка 40...50 Ом), а необходимое усиление достигает 70...80 дБ. К этой группе относятся распространенные типы МС головок.

Группа 3 - головки с номинальным выходным напряжением порядка 15...20 мкВ, внутренним сопротивлением около 3 Ом. Для них требуется нагрузка сопротивлением порядка 100 Ом и усиление до 90...100 дБ (правда, такие головки встречаются нечасто).

Как правило, все головки 3-й группы, а нередко 2-й, работают в комплекте со специальными согласующими трансформаторами, позволяющими использовать стандартные предусилители, спроектированные для головок 1-й группы. Кроме того, применение трансформаторов позволяет повысить отношение сигнал/шум и облегчить борьбу с фоном переменного тока сети. Однако стоимость таких трансформаторов весьма велика - до 1000...3000 долларов США. Минимально достижимое эквивалентное сопротивление внугриламповых шумов в лучшем случае не ниже 100 Ом, из-за чего чисто ламповый предусилитель для головок 2-й группы неизбежно имеет неважное соотношение сигнал/шум, а для головок 3-й группы - вообще неприемлемое. Альтернативой трансформатору в этом аспекте могут быть лишь каскады на малошумящих полевых и биполярных транзисторах. Если все же изготавливают именно ламповый, а не, скажем, гибридный предусилитель для МС головки, то входной триод должен быть с низкими собственными шумами (например, 6Н23П, 6Н24П, 6СЗП).

Для относительно высокоомных головок 1-й группы входной каскад УК целесообразно сделать с малошумящим пентодом, например, 6Ж32П (аналог EF-86), 6Ж9П и т.п., так как, в отличие от триода, он имеет ничтожную динамическую входную емкость. Замечу попутно, что специализированный "звуковой" пентод 6Ж32П, нередко причисляемый к малошумящим, на самом деле наименее "фонящий" при питании его нити накала переменным током и достаточно устойчивый к микрофонному эффекту. Также эта лампа отличается высокой линейностью даже при значительных амплитудах усиливаемых сигналов и экономичностью, по шумовым свойствам уступая пентодам 6Ж9П, 6ЖЗП, 6Ж1П.

В УК возможно применение и раритетных октальных ламп, отличающихся повышенными собственными шумами и заметным микрофонным эффектом, но тем не менее любимых многими аудиофилами за исключительные "музыкальные" свойства. Для входного каскада предусилителя часто рекомендуют 6Н9С и ее многочисленные аналоги, реже - пентоды 6Ж7, 6Ж8, EF37 и пр.

Здесь уместно затронуть вопросы конструктивного исполнения УК. Из-за специфического подъема АЧХ по стандарту RIAA либо RIAA-78 (рис. 1), имеющего максимум усиления на частотах 50 Гц и ниже, и малого уровня входных сигналов (при высокой чувствительности радиоламп к вибрациям, а устройства в целом - к наводкам) обязательно полное электрическое и магнитное экранирование. Также следует принять меры по механической виброизоляции, по крайней мере, деталей входного каскада. Например, изолируемые ламповые панели или небольшое субшасси с деталями каскада закрепляют на основном шасси через эластичный (резиновый) амортизатор, а электрические соединения выполняют отрезками мягких проводов (МГТФ, ЛЭШО и т.п.). Лампу закрывают массивным стальным колпаком, который можно обклеить вибропоглощающим материалом. Нужно как можно дальше от предусилителя и проигрывателя отнести трансформаторы питания (желательно с кольцевым магнитопроводом и пониженной рабочей индукцией). В ряде конструкций блок питания вынесен в отдельный корпус.

Важно соблюдать общепринятые для малосигнальных устройств особенности монтажа общего провода и заземления. Как правило, общий провод или медную полосу значительного сечения (2...5 мм2) прокладывают изолированно от шасси и соединяют с ним в одной точке вблизи входного каскада. Применяют также "звездообразное" соединение (star ground), когда все "заземляемые" проводники соединяются между собой и с шасси в одной точке. По мнению автора, нет никаких противопоказаний к использованию печатного монтажа, не принятого самоделыциками ламповых конструкций.

Помимо всего прочего, желательно доработать проигрыватель, обеспечив симметричные (без общего провода) выходы сигналов со стереофонической головки и, по возможности, "развязав" электрически детали тонарма и экранные оплетки выходных кабелей с шасси и прочими "массами" проигрывателя. Общие проводники между всеми компонентами аудиосистемы, а также "заземляющий" провод сетевых шнуров не должны создавать замкнутых контуров. Пример возможного соединения частей электропроигрывателя и предусилителя-корректора приведен на рис. 2.

Хотя все предлагаемые в статье схемы УК выглядят, можно сказать, азбучно, реализовать преимущества этой простоты можно лишь при условии тщательного конструктивного исполнения и кропотливой наладки. Прототипы этих схем заимствованы автором из таких авторитетных журналов, как "Glass Audio" и "Sound Practices", а также с интернет-сайтов зарубежных аудиофилов, в частности, Jim de Kort и Ervin Wiesbauer [1,2]. Внесенные при макетировании изменения объясняются применением иной элементной базы и повышенным уровнем выходного напряжения (1,5...2 В - предельное значение для проигрывателей КД), удобным для согласования с большинством вариантов ламповых УМЗЧ, где считается предпочтительной двухкаскадная структура.

Следует иметь в виду, чтр описанным в статье УК для питания требуются источники высокого напряжения, опасного для жизни, а также высоковольтные конденсаторы с большой энергией заряда (до 100...200 Дж!). Случайное замыкание заряженного конденсатора может привести к расплавлению и разбрызгиванию металла, ожогам и травмам. Поэтому приступайте к повторению описанных конструкций только при полной уверенности в уровне своей квалификации.