McIntosh MC275

[Сергей Титов]

mcintosh-mc275-pwr-sch

Добрый день! Строится на родном шасси и трансах от Малышева такой усилитель. Задача-при этом наборе ламп упростить схему, особенно вых. каскада.

[Алаев Ян]

Добрый день! На мой взгляд, схема Макинтоша, представленная здесь, очень избыточная и, по хорошему, ее можно кроить радикально, но, если правильно понимаю, обязательным требованием является тот же набор ламп, т.е. необходимо оставить все приведенные здесь каскады. На мой взгляд, можно было обойтись меньшим количеством ламп. Учитывая, что выходные трансформаторы будут от Юрия Малышева, прошу выложить здесь реальную схему применяемых трансформаторов. Подозреваю, что у него выходные трансы сильно отличаются по количеству обмоток от приведенной здесь схемы.

[poty]

Нарисовано жутко хитровымудренно. Надо разобраться... Если можно (есть такая информация), раскройте, какие обмотки относятся к выходному трансформатору. Я эту схему не видел, очень похоже, что многое в ней сделано по профстандартам. С одной стороны, жалко портить схему, с другой - вряд ли будет использоваться "профессиональная" часть.
Постановка задачи предполагает конструктив готового продукта. Изменять в этой схеме, конечно, можно многое, но... надо понимать, что получится совсем другой усилитель. Изменения всё равно предполагаются (неродные выходные трансформаторы, в частности), может, поделитесь изначальной задумкой результирующего продукта (без наших "пессимизмов" )? Причина сборки именно этой конструкции, источник схемы и BOM, дальнейшее применение?

[Сергей Титов]

Вот схема и фото малышевского транса.

[Сергей Титов]

Новенькое шасси с коммутацией имеется, решили воссоздать сей аппарат, трансы купили, но смущает излишняя навороченность схемы, аппарат делается для себя, для дома. Схем на КТ88 много, можно и схитрить, взять другую схему, с меньшим количеством ламп, неиспользуемые подключить к накалу и пусть себе светятся, для винтажности. Радиотехнического образования нет, что-бы самостоятельно пересчитать каскады или изменить их. Нужна-ли куча индуктивностей в обвязке вых.ламп? Раньше нигде такого не видел.

[Алаев Ян]

Нужна-ли куча индуктивностей в обвязке вых.ламп?

На мой взгляд - нет. На данный момент схема крайне нечитаема. Хочу попросить Вас упростить схему и выложить ее еще раз. Нужно сделать следующее:
1. Склеить страницы, так, чтобы схема была на фото целиком.
2. Убрать один канал из схемы, тем самым убрать громоздкость и лишние отвлекающие детали.
Я, конечно, это и сам могу проделать, но если Вы это сделаете, то ускорите процесс анализа схемы, так как на это нужно потратить некоторую часть драгоценного времени.

[poty]

Сергей, я боюсь, что повторить оригинальную схему с этим трансформатором не получится. Схема, которая приведена в предпоследнем посте практически антипод макинтошевской. Навороченность оригинальной схемы обусловлена профессиональным применением с обеспечением соответствующих выходов (в частности, 600 омного). Выходной трансформатор многообмоточный, обеспечивает общую отрицательную обратную связь от отдельной обмотки, локальную ООС на экранирующую сетку, линеаризирующую ООС в катоды ламп выходного каскада (т.е., здесь включение не ультралинейное, как в случае трансформаторов Малышева), судя по всему - ещё и какую то обратную связь на драйверный каскад... В этом случае, индуктивности L1-L4 могут служить компенсаторами нагрузки (для правильной работы обратных связей) и быть обязательной частью схемы. Точнее скажу позже, сейчас в пути, взглянул только мельком.
Что касается переделки этой схемы в какую то другую: исходя из входов, я так понимаю, речь идёт о усилителе мощности (т.е. без предварительного усиления). Количество ламп позволяет создать отличный балансный вариант, но всё зависит от типов входов, которые есть на существующем шасси и тем, что есть ещё в системе, где он будет участвовать.

[Алаев Ян]

Выкладываю принципиальную схему усилителя с блоком питания.

Я удалил из схемы блок регулировки громкости. Полагаю, что с этим трудностей нет. Единственное, что скажу - рекомендую не использовать потенциометры номиналом 250 кОм, по моему мнению - не более 100 кОм. Оптимальным считаю 50-100 кОм. Теперь нужно немного подумать.

[Сергей Титов]

Регуляторы громкости поставили на 100к. Вопрос такой:как правильно избавиться от индуктивности в катодах вых. ламп?

[Алаев Ян]

Вопрос такой:как правильно избавиться от индуктивности в катодах вых. ламп?

Во-первых, могу однозначно сказать, что это не обособленные индуктивности, а обмотки из состава выходного трансформатора Type M-216.

Output Transformer M-216

Теперь вопрос, зачем они там нужны и что делают. Схема, конечно, хитрая и полностью мне не понятна, надо еще разбираться. Но вот этот рисунок предполагает, что эти обмотки нужны для формирования выходного сигнала на нагрузку 600 Ом.

Т.е. на панели усилителя есть некий 8-ногий разъем, который предназначен для подключения нагрузки 600 Ом по обоим каналам и там уровень выходного сигнала составляет 70.7В. Если предположить, что в современном мире нам не нужен этот выход, то, по идее, оба катода КТ88 можно посадить на землю. У нас фиксированное смещение. Вроде, ничему это не противоречит. Единственное, что меня пока смущает, это тот факт, что Макинтош даже при отсутствии выхода 600 Ом все равно использует эти обмотки в более современных версиях усилителей. К примеру, посмотрите тут:

mcintosh_mc275_mk4_tube_power_amplifier_sm

Пока могу лишь предположить, что это какой-то фирменный стиль выходного трансформатора. Там же можно подсмотреть номиналы анодных дросселей, 2.2 мкГн. По идее, их можно не ставить, можно поставить, не уверен, что будет разница. Я вообще стараюсь избегать реактивные элементы в схемах, они всегда являются причиной различных резонансов и колебательных контуров, так что, я бы скорее их не ставил, чем ставил. Итак, мое решение на данный момент, катоды ламп на землю и использовать трансформатор Малышева в том включении, как показано на родной схеме. Так же обратите внимание на хитрое перекрестное включение вторых сеток выходных ламп.

[Сергей Титов]

Понял. 4 резистора по 18к выбрасываем, ставим 2 подстроечника по 47к для подстройки по -57в. Правильно?

[poty]

Друзья, я сейчас в отпуске, нестационарен, поэтому адекватно оценить схему не представляется возможным.
Мне не очень нравится это шапкозакидательство по отношению к промышленно-выпускаемой схеме. Не скрою, применение единого трансформатора для трех каскадов вызывает у меня неоднозначные реакции, но включение выходного трансформатора в катоды ламп мне знакомо. Смысл вот в чём. В обычной ультралинейной схеме полная обмотка выходного трансформатора используется для анодного включения, по этом на этой обмотке получается инвертированный сигнал. Часть этой обмотки (ультралинейный отвод) питает экранирующую сетку, создавая своеобразную ООС. Получаем каскад с усилением как по напряжению, так и по току.
В данной схеме, часть анодной обмотки, не участвующая в создании сеточной ООС перенесена в катод. Получается катодный повторитель с единичным усилением по напряжению и с низким выходным сопротивлением (хорошим коэффициентом демпфирования). Так как катодный повторитель неинвертирующий, то для создания отрицательной обратной связи обмотки, питающие вторую сетку, на которые подается инвертированный сигнал, необходимо включать в противофазе. Анод в данной схеме соединен напрямую с второй сеткой (триодное включение). Я как раз и видел такую схему для триодов. У них нет второй сетки и единственный способ подать ООС - в катод. Индуктивности, которые стоят между анодом и сеткой - для предотвращения создания положительной ОС через паразитные емкости. Это своего рода "антизвонный" фильтр.
Это не объясняет ещё пару обмоток. Думаю, здесь не всё так просто.
Если делать с трансформаторами Малышева, то схема требует значительной переделки, предпочтительно, к "родному" для них ультралинейному варианту не с триодным включением.

[poty]

Я, наконец, надолго в Москве и могу немножко прояснить картину. Думаю, стоит начать с простейших вещей, как то - блока питания. Он обеспечивает несколько напряжений, в частности - переменное напряжение накала:

напряжения отрицательных смещений:

анодные напряжения для предварительного усиления:

анодные напряжения для выходного каскада:

Первый каскад, если его немножко перерисовать, абсолютно старый добрый каскад усиления с общим катодом:

Единственное отличие - разделительный конденсатор (С4) стоит не в анодной цепи, а в цепи земли. Это позволяет использовать номинальное анодное напряжение первого каскада в качестве напряжения смещения для следующего каскада - фазоинвертора. Обычный способ введения ООС - в часть автосмещения катода. Смещение берётся от отдельной обмотки выходного трансформатора. С31-R9-R10 вместе с ёмкостями лампы образуют фильтр, убирающий СВЧ. Думаю, в реальной схеме его нет, он образуется ёмкостями монтажа.
Фазоинвертор:

тоже является очень распространённой схемой со связью через катод. C5 - выравнивает импедансы "видимые" сетками, C4 - заземляет по переменному току сетку "ведомой" лампы, R17-R18 - нагрузки противофазных усилителей, в связи с тем, что существуют потери при передаче сигнала, они разные, большее значение - в аноде ведомой лампы означает большее усиление этой половинки. Чтобы компенсировать разный выходной импеданс половинок применён C29. Думаю, он тоже подбирается по месту. R15 - распределяет DC между сетками (смещение от предыдущего каскада) и является одновременно сеточным резистором утечки. R19-R21 и R20-R22 - делители, формируют смещение для драйверного каскада. R19 и R20 в передаче сигнала не участвуют, так как зашунтированы конденсаторами C6 и C7, имеющими значительно меньшее сопротивление для AC.
Принцип фазоинвертирования прост. Сигнал, подающийся на сетку верхней лампы, в противофазе появляется в анодной цепи (за счёт R17) и в фазе - в катодной (на R16). Однако, R16 является катодным резистором для нижней лампы у которой, в отличие от верхней лампы, потенциал сетки по переменному току равен нулю. Т.о., если между сеткой и катодом верхней лампы = переменное напряжение сигнала минус переменное напряжение на R16, то сетка катод нижней лампы получает ноль минус переменное напряжение на R16, то есть - инвертированное напряжение сигнала. Соответственно, в анодной цепи нижней лампы получается неинвертированное напряжение сигнала. Проблема в том, что часть усиления верхней лампы "расходуется" на R17 (и на выходной сигнал). Кроме того, изменение тока через нижнюю лампу приводит к уменьшению напряжения сигнала, выделяемого на R16 (за счёт ООС). Все эти факторы приводят к неидеальной симметричности распределения сигнала между верхней и нижней лампой, для чего и делаются различные корректировки (как то - разные величины R17 и R18).
Самая сложная часть - выходной каскад. Он представляет собой так называемый Unity coupled output amplifier и довольно сносно описан здесь. Однако, в обсуждаемой схеме высокая амплитуда драйвера создаётся за счёт разностного усиления двумя каскадами на V3 и V4, а не трансформатором, как в оригинальной задумке. Т.о., для создания такого выходного каскада потребуется специальный трансформатор с бифилярными (трифилярными) обмотками, а не обычный ультралинейный, предлагаемый Малышевым.

Я так думаю, от меня ждут здесь ещё некоторых рекомендаций. Исходя из вышеописанного анализа, повторение данной схемы потребует либо оригинального выходного трансформатора, либо значительного пересчёта схемы под изготовленный кем-то трансформатор. Сразу скажу, я за такое не возьмусь, слишком это получается ненадёжно. Можно попробовать изготовить что-то похожее на оригинальный выходной трансформатор, в надежде, что всё заработает, но это не так просто. Бифилярная намотка принесёт проблему пробоя изоляции между соседними проводами в витке, которую крайне тяжело решить, кроме того, скорее всего, достоверных данных по конструкции выходного трансформатора оригинального аппарата найти будет нереально.
Я так думаю, что целесообразнее будет сделать собственную схему на примерно тех же лампах. Кроме очевидной работоспособности, такой вариант также позволит перейти к современной схемотехнике и уйти в чистый класс А (к сожалению, за счёт потери мощности). На КТ-88 в ультралинейном включении и источнике тока "в хвосте" реально получить 25 Вт довольно чистого сигнала. Драйвер можно выполнить по каскодной балансной схеме (это ещё два двойных триода), либо на SRPP, либо на каскаде с источником тока в аноде... Входную лампу, которая остаётся незадействованной, можно использовать либо как часть источника тока, либо оставить её для усиления слабых сигналов (т.е., превратить усилитель в полный).
Каким путём пойти - решать Вам.

Кстати, поиск по Unity coupled output amplifier даёт несколько общедоступных схем такой топологии. В частности: http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbr ... mp/Amp.htm

[poty]

поделитесь изначальной задумкой результирующего продукта (без наших "пессимизмов" )?

Вот схема и фото малышевского транса.

Считаю, что я незаслуженно обошёл вниманием эту часть нашего разговора. Я считаю трансформаторы Малышева как минимум вызывающими доверия, поскольку они применяются уже во многих конструкциях и повторениях его "китовой" схемы. Его подход мне понятен с технической и технологической точек зрения, трансформаторы являются завершённым изделием (в отличие от множества самодельных конструкций, грешащих тем, что постоянно нужно додумывать, как оконцевать выводы или закрепить "изделие" на шасси), существует возможность модификации "под себя", разговор не сбивается постоянно на аудиофильские придумки. Короче говоря, его трансформаторы я планирую применять в своих системах.
Что касается усилителя. Я читал много отзывов по "китовому" усилителю Малышева, все они очень хорошие. Надо понимать, что его схему повторяют приверженцы пуш-пула и больших мощностей, поэтому они получают как раз то, что ожидают. Сама по себе схема - традиционная (если посмотреть на первый каскад, то мы увидим даже фазоинвертор, аналогичный макинтошевскому ). В этом ничего плохого нет, но результат будет тоже традиционным. У таких схем есть развитие, новые подходы, интересные решения присущих им проблем. Имея на шасси места под дополнительные лампы есть возможность хотя бы попробовать эти новые направления, создать что-то оригинальное, своё. В-общем, есть над чем подумать! Версии и варианты можно обсуждать, если интересно.

[Сергей Титов]

Все верно, мои мысли в ту же сторону. А вот такой вариант привязки вых. транса имеет право на жизнь?

[poty]

По выходному каскаду (который практически скопирован с Малышевского) у меня лично претензий нет. Вопрос к драйверному каскаду. Ультралинейное включение KT88 при токе 90мА на плечо приведёт примерно к 40В смещения. Драйверный каскад должен будет "отдать" примерно 70В пик-пик или ~25В RMS. Не скажу, что это какие-то гигантские цифры, но сможет ли это обеспечить с хорошей линейностью каскад на 12BH7 - вопрос? Можно попробовать посчитать (займусь как-нибудь). Но я понимаю, что Вы хотите сохранить как можно больше от оригинального усилителя. Попробовать можно. Я бы только, раз уж приходим к балансной схеме, сделал выходной каскад по принципу вот этого усилителя. И всё равно остаётся вопрос расчёта каскада на V3 (и пустая позиция V4).
Если "курочить" схему по максимуму, то я бы пожертвовал V1 (а может и оставил бы как она сейчас стоит), а драйвер сделал бы, например, как в PP-1C Power Amp(в самом низу). Выходной каскад, как в первой ссылке. Применил бы качественный источник тока в катоде (и там, и там). Думаю - получилось бы очень хорошо.
Второй вариант - оставаться на "одноэтажных конструкциях". Тогда драйверную часть вместе с фазоинвертором можно позаимствовать отсюда (то, что на V2). Как видим, "достаточно одной таблэтки" (то бишь - каскада). На V2, V3 можно было бы собрать отличный предварительный усилитель (несколько входов на шасси имеется). Выбор - крайне широкий: SRPP, каскод (FVP, RTP...), white cathode follower и т.д., и т.п.
Третий вариант - полностью повторить готовую схему (схемы).
И это не исчерпывающий набор опций!
Что будем обсуждать?

[Сергей Титов]

Мне больше понравился вых. каскад на LM. Мысли такие: входной каскад от макинтоша, пустая позиция на V4 остается пустой (лампа будет на месте с подключенным накалом, муляж) остается рассчитать каскад на V3 и связать все в красиво звучащую кучку. Эх,говорила мама в детстве, учись, сынок!

[poty]

Ок! Вызов принят! Сергей, не обещаю, что быстро, но попробую просчитать возможности каскада на V3. Может, и для V4 место найдется. Тем временем, те, у кого есть такая возможность сделать побыстрее - не оставьте человека в беде.
Второе замечание. Расчеты расчетами, а оценить нелинейные искажения я расчетами не смогу. Т.е., в перспективе - сборка и тестирование.

[Сергей Титов]

Спасибо, ждем-с....

[poty]

Итак! Расчёт при сохранении режима работы каскада, указанного на схеме.
Фактически имеем следующий каскад:

Простейшие вычисления из закона Ома:
1. Ток через R23: Ir23=40/2,7=14,8мА. Этот ток распределяется на 2 каскада (верхний и нижний) равномерно. Т.о., ток каждого каскада Ia=7,4мА.
2. Напряжение питания=450В, напряжение на аноде=365В, ток через R24 = Ia. Т.о. R24=(450-365)/Ia = 11,5к. Это - Ra.
3. Напряжение сетка-катод Ugk=22-40=-18В
Теперь рассмотрим анодные характеристики:

12BH7A-ge

Нарисуем примерную характеристику -18В. Определим рабочую точку (например, на пересечении с уровнем анодного тока). Теперь определим основные параметры лампы:
1. мю=dUa/dUg (при Ia=const) =32,5В/2В=16,25
2. ra=dUa/dIa (при Ug=const) = 32,5В/4мА=8,1кОм
3. gm=dIa/dUg (при Ua=const) = 4мА/2В=2мА/В
Максимальное изменение тока не может превышать 7,4мА, поскольку лампа не может работать в обратном токе. Зная параметры лампы, можно рассчитать, какое изменение напряжения на сетке вызовет такое изменение тока:
dUg=dIa/gm=7,4мА/2мА/В=3,7В
Это напряжение не превышает напряжения смещения (Ugk), поэтому изменения в положительную сторону также не превысят нормальных значений (должно быть меньше 0).
Усиление каскада определяется формулой:
A=-мю*(Ra||Rн)/((Ra||Rн)+ra)
Параллельное сопротивление резисторов Ra||Rн определяется формулой:
Ra||Rн=Ra*Rн/(Ra+Rн)=11,5*220/(11,5+220)=10,9кОм
Амплитуда выходного напряжения:
Uвых=dUg*A=-3,7В * 16,25 * 10,9кОм / (10,9кОм + 8,1кОм) = -34,5В
К несчастью, как минимум 10% нужно оставить на разброс параметров и 10% - на уменьшение нелинейных искажений от нелинейных эффектов. Таким образом, выходная амплитуда будет примерно 34,5В - 20% = 27,6В.
Второй раз к несчастью - нам нужна амплитуда 35В, а лучше - 40В. Значит, в тех параметрах, что есть, данный каскад использовать невозможно.
Это не приговор. Можно изменить параметры каскада. Для увеличения выходной амплитуды можно увеличить сопротивление Ra. Это приведёт к уменьшению напряжения Ua. Для исключения нелинейностей (возможно!) придётся увеличить ток через лампу.
Второй путь состоит в применении V4 в режиме источника тока. Так называемое "активное" сопротивление в цепи анода позволит сохранить Ua и значительно увеличить усиление. Но об этом - завтра.
Допишу сегодня...
Анодный ток имеет ограничения:
- с нижней стороны он не может быть меньше нуля (этот факт мы использовали для определения максимальной амплитуды тока на выходе);
- с верхней стороны он ограничен наименьшим из трёх событий: 1) максимальным током катода применяемой лампы; 2) максимальным током, способным протекать по цепи при заданном анодном напряжении; 3) нежелательностью ухода потенциала сетка-катод в положительную область (т.е., должно выполняться условие Ugk<0).
Максимальный ток катода для выбранной лампы (DC Cathode Current) равен 20мА. Т.о., при максимальном токе (при изменении тока в положительную сторону таком же, как в отрицательную - 7,4мА) 14,8мА мы укладываемся в эту норму.
Максимальный ток, который может протекать по цепи определяется из простейшего закона Ома. Анодное напряжение у нас - 450В. В цепи последовательно стоят резисторы 2,7к (катодный), ra лампы (8,1к), анодный резистор R24 (11,5к). Таким образом, максимальный ток через эту связку будет 450/(2,7+8,1+11,5)=20,1мА, что снова больше 14,8мА.
Как мы уже выяснили ранее, изменение анодного тока на 7,4мА вызывается изменением потенциала сетка-катод на 3,7В. Наш потенциал Ugk=-18В. Т.о., -18В+3,7В=-14,3В <0, т.е., выполняется и это условие.
Иногда указывается ограничение по максимальной мгновенной мощности рассеяния на аноде, для этой лампы таких ограничений нет, поэтому проверять не будем.
Напряжение на аноде также имеет ограничения. В частности, постоянное напряжение на аноде (DC Plate Voltage) для усилителя класса А не должно превышать 300В. Как мы видим, в нашей схеме это не соблюдается. Связано это с тем, что переделываемый усилитель работает в классе B, а мы пытаемся заставить работать его в классе A. Это ещё одна причина (помимо недостаточного размаха выходного напряжения) для полного пересчёта параметров каскада.
Последние ограничения - мощность, рассеиваемая на аноде (Plate Dissipation), в данном случае равная 3,5Вт. Она рассчитывается как
P=Ua*Ia=325*7,4=2405мВт=2,4Вт - укладываемся.
Бывают ещё ограничения на максимальное отрицательное напряжение сетка-катод; очень важным ограничением в схемах с многоэтажным размещением ламп (не наш случай пока) является напряжение катод-накал; также необходимо ограничивать рост сопротивления утечки в цепи сетки (в нашем случае - R21) - предел указывается в параметре Grid Circuit Resistance в данном случае. Наше сопротивление 220к вписывается в предел 250к, указанный при фиксированном смещении (With Fixed Bias).