Для окологитарных радиолюбителей представляю свой скромный опыт по сборке ламповых преампов. Часть первая – преамп на клине (предусилитель в режиме чистого звука). Что он даёт и как реализовать на современной элементной базе?

В качестве исходной схемы взял ламповый преамп Tomato Preamp Игоря Шаева.

Ниже приведена его схема в слегка модифицированном виде.

Обратите внимание на резистор R1. Это так называемый резистор защиты сетки: ослабляет проникновение радиочастот на вход, предотвращает возникновение паразитных ВЧ колебаний на большом сигнале. Таких вот, например:

Однако чрезмерно большим значение этого сопротивления делать не стоит. В своём варианте я подобрал значение 8.2 кОм. По исходной же схеме получался ощутимый на слух спад верхних частот.

Все конденсаторы, приведённые на схеме, неэлектролитические. Если напряжение не указано, берём наименьшее (например, 50 вольт).

Осциллограммы сигналов. Сигнал на первом аноде. Практически не отличим по форме от синусоидального.

Сигнал на аноде второй лампы. Видно, что нижняя полуволна более острая, чем верхняя. То есть, имеются несимметричные искажения, свидетельствующие о наличии чётных гармоник.

А теперь о главном – о правильном и здоровом питании.

Питание ламповых преампов

Правильное питание – очень важный фактор, во многом определяющий качество звучания ламповых схем. При неправильной реализации получаем звук, изобилующий сетевым фоном, что слышно даже на многих приведенных в Сети звуковых примерах. Как реализовать питание лампы в настоящее время, когда анодно-накальный трансформатор достать не так просто?

Питание накала

Самый простой вариант для популярной лампы 12AX7 – взять блок питания на 12 Вольт. Если он импульсный, этот вариант пройдёт, но обычный «трансформаторный» блок питания может без нагрузки выдать и все 20 вольт, а под нагрузкой – меньше 12. Соответственно нужна как минимум стабилизация.

Очень важная деталь: цепь питания накала должна быть изолирована от сигнальной массы. В противном случае имеем «токовую петлю»: токи накала протекают по сигнальной массе, создавая там переменный ток пульсаций (за счет недодавленных пульсаций блока питания); соответственно создаётся переменное напряжение пульсаций, проникающее в сигнальную цепь. Лампа такие помехи прекрасно воспроизводит – то есть, имеем хорошо слышимый фон. То же касается импульсного блока питания. И если у вас есть еще какие-то примочки, питайте их от другого источника – на каждую примочку свой блок питания.

В приведенной схеме используется стабилизатор L7812 – проще всего взять его в изолированном корпусе TO-220FP и прикрутить к корпусу устройства для теплоотвода.

Питание анода

Самый простой вариант – взять сетевой тороидальный трансформатор 1:1 (220 Вольт на вторичной обмотке). Лучше разместить его в отдельном корпусе на манер сетевого адаптера: экономия места и отдаление источника помех.

Если корпус нашего «сетевого адаптера» металлический, ни в коем случае не соединяйте его с минусом анодного питания: рискуете получить удар током при размыкании выходного разъёма.

На входе анодного питания преампа ставим активный фильтр пульсаций, чтобы додавить пульсации – мы ведь хотим получить звук более качественный, чем у ламповой радиолы. Пульсации анодного напряжения лампа также хорошо воспроизводит.

Фильтр размещается именно в корпусе преампа во избежание короткого замыкания транзистора – сгорит моментально. Конденсатор C3 неэлектролитический. Схема эта не совсем правильно называется «электронный дроссель»; полное описание её работы можно найти в Сети.

Если всё же трансформатор питания располагается в одном корпусе с преампом, обратите внимание на разводку платы. Сначала ведём отдельный проводник от минуса диодного моста на сглаживающий конденсатор, потом на фильтр пульсаций, и только после фильтра пульсаций подсоединяем минус питания к общей сигнальной шине.

Попытка миниатюризации

Приведённые варианты питания накала и анода получаются довольно громоздкими: целых два сетевых адаптора. Нельзя ли поминиатюрней? Как-никак в 21 веке живём. Приведу варианты, включая и неудачные – чтобы никто не повторял моих ошибок.

Скажу сразу, вариант питания анода пониженным напряжением в принципе не рассматривается. Где-то в Сети видел ламповый овердрайв с питанием 9 Вольт – в приведённом там сэмпле звук крайне отвратителен. Также мой собственный опыт по реализации преампа на клине с пониженным питанием выдал звук, оставляющий желать лучшего. Поэтому рассматриваем только полноценное высоковольтное питание.

Специализированные высоковольтные dc-dc преобразователи

1. Есть интегральные преобразователи на 300 Вольт, но они дороги. Например, DC-DC преобразователь фирмы Traco Power MHV 12-300 S10 P стоит порядка 200 долларов за корпус. Для радиолюбительской практики это не очень, поэтому далее не рассматриваем.

2. Готовый dc-ac преобразователь 12-220 Вольт с Алиэкспресс. Вот такой:

Стоит дешево. На холостом ходу потребляет порядка 200 миллиампер. На выходе имеется диодный мост, при подключении внешнего конденсатора к которому имеем порядка 300 Вольт. Размеры позволяют вполне встроить его хоть бы в плату преампа:

Но увы, при работе он наводит такие помехи, что сигнал на аноде лампы обрастает высокочастотной «бородой».

3. Интегральные преобразователи Aimtec.

Имеющиеся в широкой продаже интегральные dc-dc преобразователи компании Aimtec относительно недороги, имеют небольшие габариты и не создают помех. Но они не высоковольтные. Самое высокое напряжение, что они выдают, это +/- 24 вольта. Однако +/-24 вольта – это 48 вольт на крайних выводах – почти 50. Соединяем несколько преобразователей последовательно, набираем нужное значение.

Это работает. Ниже приведена схема преобразователя на 300 вольт. Сразу имеем и накал с гальванической развязкой, и анодное питание.

Каких-то помех не обнаружено, можно ставить хоть на одну плату с лампой.

Примеры звука

Исходный «опорный» звук – просто запись в линию.

Через лампу:

Чувствуется, что звук стал более прозрачным, ярким. Играл через такой преамп долгие годы в транзисторный комбик; однажды воткнулся напрямую и поразился – настолько мутным показался звук без лампы. Перейдя на ламповый комбик, ламповый преамп снял с «боевого дежурства» – там от его применения эффекта нет.

При использовании нескольких примочек втыкайте данный преамп после полупроводникового овердрайва – в этом случае звук станет более читаемым. Также хорошие результаты показал он на басу: звук становится более ярким, в особенности с бриджевого датчика; басить при этом нисколько не мешает.

А сейчас небольшая попытка теоретического изыскания.

Частотная коррекция

В приведённой схеме преампа имеется конденсатор C4, который явно выполняет роль частотной коррекции – подъём верхов. Также за подъём верхов может отвечать конденсатор тонкомпенсации C5. Ниже приведена АЧХ межкаскадной цепочки в разных положениях регулятора громкости (для удобства приведено к одному нормированному уровню).

Зелёная кривая – потенциометр в положении 100% (нет тонкомпенсации), жёлтая кривая – потенциометр в положении 25% (наибольшая тонкомпенсация).

А что, если вся эта яркость и прозрачность звука на ламповом преампе есть просто результат частотной компенсации? И лампа вовсе не нужна? Доводилось слышать такое мнение на форуме по гитарной электронике, что хвалёный ламповый звук якобы есть просто результат «эквализации», присущей ламповым усилителям.

Проделаем эксперимент – цепочку межкаскадной связи с частотной коррекцией включим в полупроводниковую схему:

Слушаем звук.

Что изменилось? Практически ничего. Басов разве что стало меньше.

Вывод. Яркость, «кристальная чистота», прозрачность звука лампового преампа есть результат отнюдь не частотной коррекции, а присущему лампе обогащению сигнала чётными гармониками. Что существенно, по сравнению с транзистором в нелинейном режиме в большей степени присутствуют гармоники, кратные гармоникам исходного сигнала, а комбинационные частоты (воспринимаемые как грязное звучание, «песок») имеют гораздо меньший уровень – на лампе в линейном режиме их практически не слышно.

Конденсатор же C4 здесь отвечает за бОльшую яркость звука. Во всех схемах ламповых преампов подобный конденсатор есть и называется «Яркость» - примеры ниже. Без него прозрачность звука тоже есть, просто она не столь яркая.

И касательно обогащения гармониками. В своё время аналогичное моделирование проводил на полевых транзисторах. Известно, что на начальном участке ВАХ полевого транзистора квадратична – почему бы там не получить тоже самое? Выводил транзистор на начальный участок ВАХ, добавлял пресловутую цепь межкаскадной коррекции – увы, грязь в звуке слышится гораздо раньше, чем обогащение полезными гармониками. Результат воспроизводить не буду, чтобы не раздувать статью.

Таким образом, даже в 21 веке лампа не утратила своей актуальности.

Продолжение следует.