Lampový zesilovač

zesilovač

Úvodem

Kdo nemá doma lampový zesilovač, není dostatečně in. Nějaké polovodičové chrchlání se dá v nouzi vydržet, když si chcete z rádia poslechnout předpověď počasí, ale na hudbu je to absolutní nesmysl. Teprve lampy dokáží vydat ten správný zvuk a pohled na nažhavené katody v noční tmě navodí pocit harmonie a umocní sluchový prožitek (pohled na žhnoucí anody bývá často naopak zdrojem neklidu a pocitu nebezpečí). Případný anodový výboj lze pokládat za uměleckou ozdobu. Tolik emotivní pohled na věc. Pro pragmatiky následuje tabulka srovnávající různé polovodičové zesilovače známých i méně známých světových značek s elektronkovým zesilovačem domácí výroby:

výrobcevzhledzvukvůněchovánícelkové hodnocení
K15skvělýskvělýskvěláskvěléskvělý
velmi známý světový výrobcenevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovující
méně známý evropský výrobcenevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovující
naprosto neznámý regionální výrobcenevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovující
čínský koncernnevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovujícínevyhovující

Výše uvedené údaje zcela jasně vypovídají o kvalitativních rozdílech jednotlivých zesilovačů. Je na první pohled jasné, že zatímco mezi jednotlivými polovodičovými zesilovači nejsou rozdíly příliš veliké, elektronkový zesilovač se zcela objektivně ocitá s velkým náskokem na špici.

pozn. výrobci zesilovačů použitých pro srovnání se za svoje výrobky styděli a prosili, abych jejich jména neuváděl - i mně se čas od času něco nepovede, takže jim vyhovím
zesilovač

Vývoj K15

S lampama jsem vyrůstal. Jako dítě jsem na ně nakukoval zezadu černým děrovaným papírem do hrajícího gramorádia. Tím, že svítily, se chovaly vyzývavě. Když jsem byl trochu větší, pokoušel jsem se opravit lampové rádio, které hodně brumilo. Dal jsem na anodové napětí velký kondenzátor, bohužel jenom na 30V. Po výbuchu bylo rádio celé plné staniolu a papíru. Byl jsem nadšen.

zesilovač

Motivace

Jednou jsme s kolegou koukali do katalogu GM electronic a objevili asi takovouhle hlášku: "Nyní si už elektronkový zesilovač může dovolit opravdu každý. Firma Velleman dodává stavebnici elektronkového zesilovače za naprosto bezkonkurenčně nízkou cenu." Zesilovač byl opravdu nádherný, 2x100 W, trafa na toroidech. Ta cena byla ovšem 29950, - Kč. Od stavebnice jsem se sice odradil, od zesilovače však ne. Rozhodl jsem se postavit lampový zesilovač do bytu pro CD přehrávač. Přiměřený výkon, nejen zesilovač, ale i kus na ozdobu.


Vývoj zesilovače

Začal jsem pátrat ve starých časopisech a učebnicích elektroniky. Co nebylo předválečné, nemělo téměř cenu - tak moderní věci neměly žádné kouzlo. Objevil jsem návod na stavbu zesilovače pro věrný domácí poslech z roku 1942. Úžasná spousta cenných rad jak postavit zesilovač, navrhnout výstupní transformátor, zbavit se brumu. Pustil jsem se do pokusů.

Hlavní zásady:

  1. dostat se pod desetinu ceny tý strašný stavebnice
  2. kromě diod ve zdroji žádný polovodiče
  3. žádný zvláštní součástky
  4. mohlo by to taky trochu hrát

Po prvních pokusech s dvojitou triodou ECC82, které se mi moc nevedly, jsem přešel na pentody. Našel jsem krabici pentod 6Ž1P (ruská obdoba 6F32) - suprový lampy a měl jsem jich hodně. A něco pořádně velkýho na koncový stupeň, levnýho a dostupnýho. Vyhrály to PL504 - řádkové vychylování černobílých televizorů. K7 o nich sice jednou prohlásil "PL504? To není pentóda, to je ostuda!", ale já se do nich zamiloval. A taky jsem jiný takhle velký lampy doma neměl.

Změřil jsem si anodové a mřížkové charakteristiky. Postavil pokusně koncový stupeň, zatížil odporama. Anodové napětí 310V jsem vzal z transformátoru 1:1, přimotal jsem k němu žhavicí vinutí a vinutí pro mřížkové předpětí. Mřížkové předpětí je asi -66V, koncový stupeň PUSH-PULL ve třídě AB, klidový proud po různých pokusech 10 mA. Výstupní trafo na jádru EI32. Dá se z toho vyždímat asi 30W sinusového výkonu.

Na vybuzení tohohle bumbrlíčka jsem potřeboval ale dost velký rozkmit napětí. Nakonec jsem vyvinul následující zapojení:

  • vstupní předzesilovač se ziskem kolem deseti - jedna lampa 6Ž1P
  • pasivní regulace a korekce ze starého přenosného gramofonu (bývalo by bylo lepší postavit je znových potenciometrů)
  • obraceč fáze - pentoda 6Ž1P v triodovém zapojení
  • budiče koncového stupně - dvě 6Ž1P
  • koncový stupeň - dvě PL504
  • zpětná vazba - velmi silná záporná zpětná vazba ze sekundáru trafa těsně za korekce

Musím přiznat, že jsem se nakonec inspiroval i novější literaturou než válečnou. Způsob ochrany koncového stupně jsem okoukal u pana Kotka. Zpětnou vazbu zase u pana Marschalla.


Stavba zesilovače

Na schématu (viz. odkaz níže) je jeden kanál zesilovače. Mezi předzesilovač a koncový stupeň jsou vřazeny pasivní korekce a regulace hlasitosti. Napájecí napětí je přiváděno z eliminátoru: (Jako správný kretén jsem schéma eliminátoru ztratil.) Zesilovač jsem postavil na desce cuprextitu - každý kanál zvlášť a zdrojová část také zvlášť. Patice elektronek jsou osazené ze strany spojů. Žhavení není vytvořeno na plošném spoji, ale je vedené kroucenými dráty.

Legenda napájecích napětí:

  • A +310V
  • B +280V
  • C +250V
  • D -120V

Seznam součástek

součástka hodnota pouzdro označení GM
R1 33k/0,6 R0,6W RR 33K
R2 33k/0.6 R0,6W RR 33K
R3 270/0.6 R0,6W RR 270R
R4 22k/2 R2W RR W2 K022
R5 120k/0.6 R0,6W RR 120K
R6 560k/0.6 R0,6W RR 560K
R7 470/0,6 R0,6W RR 470R
R10 100k/0,6 R0,6W RR 100K
R11 R0,6W R0,6W RR 100K
R12 100k/0,6 R0,6W RR 100K
R13 220k/0,6 R0,6W RR 220K
R14 200/0,6 R0,6W RR 200R
R15 22k/2 R2W RR W2 K022
R16 22k/2 R2W RR W2 K022
R17 22k/0,6 R0,6W RR 22K
R18 100k/0,6 R0,6W RR 100K
R19 100k/0,6 R0,6W RR 100K
R20 470/0,6 R0,6W RR 470R
R21 100k/2 R2W RR W2 K100
R22 47k/2 R2W RR W2 K047
R23 47k/2 R2W RR W2 K047
R24 220k/0,6 R0,6W RR 220K
R25 220k/0,6 R0,6W RR 220K
R26 100k/0,6 R0,6W RR 100K
R27 100k/0,6 R0,6W RR 100K
R28 1k/0,6 R0,6W RR 1K
R29 1/0,6 R0,6W RR 1R
R30 1/0,6 R0,6W RR 1R
R31 1k/0,6 R0,6W RR 1K
R32 3k3/5 R5W RR W5 K003,3
R33 3k3/5 R5W RR W5 K003,3
R34 1k/0.6 R0,6W RR 1K
R35 1k/0.6 R0,6W RR 1K
součástka hodnota pouzdro označení GM
C1 1M/63 KOND6/10 CF3-1M0/J
C2 100M/63 ELYT10 E100M/63V
C3 3M3/350 ELYT10 E3M3/350V
C4 47n/400 KOND6/10 CF6-47N/J
C5 100M/63 ELYT10 E100M/63V
C10 220n/250 KOND6/10 CF5-220N/J
C11 100m/63 ELYT10 E100M/63V
C12 47n/400 KOND6/10 CF6-47N/J
C13 47n/400 KOND6/10 CF6-47N/J
C14 100M/63 ELYT10 E100M/63V
C15 47n/400 KOND6/10 CF6-47N/J
C16 47n/400 KOND6/10 CF6-47N/J
P1 250k P10V PT10VK250
P2 250j P10V PT10VE250
P3 250j P10V PT10VE250
P4 250j P10V PT10VE250
P5 250k P15V PT15VK250
P6 250k P15V PT15VK250
PO1 315mA POJ_SHH1  
PO2 315mA POJ_SHH1  

Dále jsem použil šrot:

  • výše zmíněné lampy 6Ž1P (sovětský ekvivalent 6F32), PL504 (z ČB TV)
  • kondenzátory do eliminátoru 200+100+100M/350V (rovněž z lampové televize)
  • pasivní korekce z nějakého starého gramofonu

Výstupní transformátor

Výstupní transformátor je navinut na jádře EI 32, výška svazku plechů 47mm. Parametry vinutí (sekundár je možno zvolit podle beden, nebo navinout s odbočkou):

vinutí počet závitů průměr drátu
primár 2*900z 0,3mm
sekundár 4ohm 60z 1,2mm
sekundár 8ohm 85z 1mm

Navinout polovinu sekundáru, potom oba primáry, dokončit sekundár.

Oživení

je poměrně jednoduché. Potenciometry v katodách lamp 6Ž1P nastavíme na maximální odpor, potenciometry u PL500 na minimální odpor - lampy by měly být zavřeny. Je dobré mít koncových lamp víc a předem lampy změřit a spárovat. Začneme bez vstupního signálu. Vstup zkratujeme, výstupní transformátor zatížíme odporem. Po nažhavení nastavíme na koncových lampách klidové proudy 10 mA - měříme úbytky napětí na odporech v katodách. Tato hodnota je kompromisem mezi zkreslením a výhřevností zesilovače. Pokud zesilovač začne kmitat, je pravděpodobně špatná polarita zpětné vazby. Nastavení je třeba několikrát opakovat. Potom nastavíme na anodách ostatních lamp polovinu, u obraceče fáze třetinu napájecího napětí. Přivedeme na vstup sinusový signál cca 1 kHz a trimrem v obvodu zpětné vazby nastavíme požadovaný zisk. Osciloskopem na výstupu sledujeme, kdy začíná zesilovač limitovat. Může se stát, že se kolem vrcholů sinusovky na výstupu objeví oscilace. V tom případě obvykle pomůže zvýšit hodnoty odporů ve stínících mřížkách koncových pentod.


Závěrem

Výsledkem je zesilovač, který docela slušně hraje. Kmitočtový rozsah je velmi široký: 20Hz-50kHz/-6dB. Harmonické zkreslení bude asi velmi malé, s fázovým už je to horší. Zesilovač na 20 Hz téměř obrací fázi, což mi ale zas tak moc nevadí. Od několika stovek Hz už je neměřitelné. Největší slabinou je brum - na výstupu je asi 2 mV, to je v úplném tichu trochu slyšet. Pravděpodobně se dostává 150Hz ze síťového transformátoru do výstupních transformátorů. Bylo by potřeba úplně oddělit síťový zdroj a i pro žhavení raději používat usměrněné vyhlazené stabilizované napětí. Zesilovač by se neměl zapnout bez zátěže - má tendenci se rozkmitat. Při přepnutí na sluchátka nechávám proto zesilovač pracovat do odporového děliče, z něhož signál pro sluchátka odebírám.

Nasbíral jsem spoustu zkušeností o lampách a dokonale jsem si pohrál. Příště bych chtěl postavit nějaké "dělo" - tak 100-200 W. Mám zálusk na PL509, v každé půlvlně dvě paralelně. Pokud někdo z vás nemá možnost sehnat lampy PL500 nebo PL504, nebo mu není líto peněz, může si koupit k tomuto účelu mnohem vhodnější pentody EL34. S nimi by pravděpodobně bylo možno vynechat budicí stupeň a budit je rovnou z obraceče fáze, jak to dělají např. u Marschalla. Na druhou stranu potřebují ale větší anodové napětí. PL500 mají maximální anodový proud 400 mA, takže mohou dát slušný výkon i při menším napětí.

P15/1, K15 - prosinec 2006, naposledy aktualizováno: září 2015