Push-pull. Собираем двухтактный ламповый усилитель своими руками

Се­год­ня мы зат­ронем очень холивар­ную тему лам­повых уси­лите­лей. Да, мы уже собира­ли ауди­оуси­лите­ли в сос­таве лам­повых при­емни­ков, но все они были одно­так­тные. На этот раз будет двух­так­тник, или, как его называ­ли в начале XX века, «пуш‑пуль». Соб­рать двух­так­тный лам­повый уси­литель — моя дав­няя меч­та. Не то что­бы он какой‑то осо­бен­ный, прос­то деталей всег­да не хва­тало.

Од­нотак­тник в свое вре­мя лег­ко собирал­ся из останков лам­пового телека, ну, вер­нее, двух телеви­зоров — звук в них был монофо­ничес­кий. С двух­так­тни­ком все нем­ного слож­нее, так как их в совет­скую бытовую элек­тро­нику не ста­вили, поэто­му зап­части счи­тались дефици­том. Нуж­но было или покупать тран­сфор­матор, или мотать его самому. Покупать душила жаба, а мотать выход­ной тран­сфор­матор я и сей­час не возь­мусь.

Вто­рой труд­ностью был удво­енный набор ламп выход­ного кас­када, я уж не буду говорить, что по уму они дол­жны быть подоб­ранные, новые или хотя бы заез­женные оди­нако­во. В общем, как‑то все не скла­дыва­лось... А вот в 2020 году я нашел нуж­ные тран­сфор­маторы под 6П14П по прив­лекатель­ной цене, потом к ним добав­лялись осталь­ные детали. Пос­ледни­ми были собс­твен­но выход­ные пен­тоды 6П14П‑ЕР, тоже дос­тавши­еся мне волею слу­чая. Зашел в магазин ради­оде­талей и раз­говорил­ся с про­дав­цом, он мне пред­ложил эти самые пен­тоды из одной серии с воен­ной при­емкой по 150 руб­лей, все рав­но, говорит, ник­то не берет. Так ком­плект был соб­ран, но он про­дол­жил лежать в сто­ле, не до него было. А теперь вре­мя приш­ло.

Я не скло­нен счи­тать лам­повые уси­лите­ли пре­делом совер­шенс­тва, более того, я не уве­рен, что их мож­но дотянуть до стан­дарта Hi-Fi. Звук они иска­жают, впро­чем, это мож­но рас­смат­ривать даже как фичу. Зато они дают воз­можность при­кос­нуть­ся к исто­рии, да и прос­то повыпен­дри­вать­ся. А еще они очень теп­лые и све­тят­ся в тем­ноте.

Немножко теории

Ра­диолам­па — один из пер­вых активных ради­отех­ничес­ких при­боров, ины­ми сло­вами, она может уси­ливать сиг­нал за счет мощ­ности, под­водимой извне. Изме­нение потен­циала управля­ющей сет­ки вызыва­ет изме­нение анод­ного тока, так и про­исхо­дит уси­ление. У лам­пы боль­шое внут­реннее соп­ротив­ление, и для дос­тижения мак­сималь­ного КПД наг­рузка тоже дол­жна быть высоко­омной.

Ди­нами­ки по ряду прак­тичес­ких сооб­ражений низ­коом­ные, и, что­бы их сог­ласовать с высоко­омной лам­пой, обыч­но исполь­зуют тран­сфор­матор.

Вольт‑амперная харак­терис­тика лам­пы в целом нелиней­на, и для неис­кажен­ного уси­ления на ней выбира­ют линей­ный учас­ток. Такой режим работы называ­ется А.

В режиме А есть ток покоя, и он зна­читель­ный. На малых мощ­ностях это несущес­твен­но, но, если хочет­ся исполь­зовать десят­ки и сот­ни ватт, это уже проб­лема, так как тран­сфор­матор может вой­ти в насыще­ние, что при­ведет опять же к иска­жени­ям и про­чим неп­рият­ностям. На малых мощ­ностях это реша­ется тупо в лоб: берут сер­дечник потол­ще и дела­ют его незам­кну­тым, но с рос­том мощ­ности такой под­ход ста­новит­ся неп­рактич­ным и нерен­табель­ным. Хит­рые инже­неры наш­ли решение: под­клю­чить два кас­када к одно­му тран­сфор­матору, так, что­бы токи покоя в двух обмотках ком­пенси­рова­ли маг­нитное поле друг дру­га. При этом если кас­кады рас­качивать в про­тиво­фазе, то мы получим двой­ное уси­ление полез­ного сиг­нала. Реша­ем проб­лему, при этом повышая выход­ную мощ­ность, — очень эле­ган­тно!

Та­кие кас­кады во вре­мена их изоб­ретения называ­ли пуш‑пуль­ными или прос­то «пуш‑пуль» (пря­мо так и писали вплоть до сороко­вых годов), потом ста­ли называть двух­так­тны­ми. А что­бы качать выход­ные лам­пы в про­тиво­фазе, как раз и нужен фазо­инвертор, вмес­то которо­го понача­лу так­же исполь­зовали тран­сфор­матор. На малых мощ­ностях это не при­носит ничего, кро­ме усложне­ния схе­мы и уве­личе­ния КПД (но на него обыч­но ник­то не смот­рит).

Определяемся со схемой

Быс­трый поиск в интерне­те выдал нес­коль­ко готовых схем, типа такой.

EL84 — это ана­лог наших 6П14П, а 12AX7 — ана­лог 6H2П. Нас­чет 18 Вт мощ­ности автор нем­ного лукавит, но об этом мы погово­рим поз­же. В пред­став­ленном вари­анте мне не пон­равилась схе­ма фазов­ращате­ля. Поэто­му, почесав затылок, я взял с пол­ки видав­ший виды спра­воч­ник ради­олю­бите­ля от 1961 года. Там как раз пред­став­лен раз­бор уси­лите­лей покас­кадно. Идея соб­рать типич­ный уси­лок начала шес­тидеся­тых мне пон­равилась, и я оста­новил­ся на этом вари­анте.

Ис­поль­зовать будем вари­ант 4б. Тут даже таб­лица с номина­лами деталей есть, думать осо­бо не надо. Око­неч­ный кас­кад устро­ен еще про­ще.

Соп­ротив­ление катод­ного резис­тора сос­тавля­ет 120 Ом. Что каса­ется питания, то я пошел по прос­тому пути: решил исполь­зовать обыч­ный полуп­ровод­никовый вып­рямитель, замора­чивать­ся с пол­ностью лам­повыми решени­ями я осо­бого смыс­ла не вижу.

Уже в начале шес­тидеся­тых активно исполь­зовались селено­вые мос­ты и обыч­ные вып­рямитель­ные диоды (прав­да, гер­мани­евые, нап­ример Д7). Собс­твен­но, аутен­тичные диоды у меня были, но я пред­почел сов­ремен­ные 4007. Филь­тр питания я решил оста­вить из шес­тидеся­тых, два элек­тро­лита и дрос­сель, бла­го дрос­сель тоже был закуп­лен заранее. В ито­ге пол­ная схе­ма уси­лите­ля при­обре­ла сле­дующий вид.

А это основные детали будущей конс­трук­ции.

Начинаем собирать