Odlično zveneč cevni ojačevalnik z izrednim zunanjim videzom in kvalitetno izdelavo so sanje vsakega amaterskega izdelovalca avdioelektronike.
Avtor: Tomo Prislan
Če pa je izdelek še zelo poceni, je to še dodatna spodbuda, da se lotimo samogradnje. Kdor uživa v visoko kvalitetni reprodukciji, bo vsekakor uresničil svoje sanje.
Osnovni vzrok za razliko med zvokom tranzistorja in elektronke je v harmonskih popačenjih. Zvokovne prednosti elektronke so predvsem popačenja drugačne vrste kot pri tranzistorjih in širšem frekvenčnem obsegu. Zvok elektronk je bolj topel in mehak. Vzrok za to lahko predpisujemo temu, da pri elektronki elektroni prehajajo iz kovine po vakuumu, pri tranzistorju pa skozi silicij. Vakuum pa je veliko mehkejši prenosni medij kot silicij.
Ta vsebina je samo za naročnike
Ojačevalniki na elektronke so v splošnem zelo preprosti, če jih primerjamo z današnjimi digitalnimi izdelki. Ni potrebno, da v podrobnosti razumete teoretično delovanje in projektiranje ojačevalnikov na elektronke za izgradnjo visoko kvalitetnega (state – of – the – art) ojačevalnika.
- Projektanti so glede na potrebno izhodno moč razvili dva osnovna tipa ojačevalnikov:Za manjše moči. Vezja delujejo v najbolj linearnem delu ojačevalne krivulje. To je A razred. Vezja so preprostejša in z njimi dosežemo večjo kakovost. Imenujemo jih samostojna ali SE (single ended) vezja.
- Za večje moči se uporablja protifazna ali (push-pull) vezja. Deluje v razredu AB in B.
Vsaka vezava ima svoje prednosti in slabosti.
SE (single ended) vezja imajo naslednje lastnosti: Potrebujemo kvalitetnejši usmernik. Izhodni transformator potrebuje zračno režo zaradi enosmerne napetosti, ki teče skozenj.
Zaradi relativno nizke moči potrebujemo občutljive zvočnike (nad 90dB). Sonično so SE vezja boljša od PP (push-pul) vezij. Tudi poraba moči je pri SE vezavi veliko manjša.
(Poraba moči pri PP ojačevalniku izhodne moči 2×30 W je približno 250 W, kar pri celodnevni uporabi ni zanemarljivo). Naslednji razlog za izbiro SE ojačevalnika je veliko preprostejše navijanje izhodnega transformatorja.
Ker je zame pomembnejša kvaliteta kot moč, sem se odločil za SE ojačevalnik s končno elektronko EL 34 v triodni vezavi. Boljša bi bila elektronka 300B, toda cena je nekajkrat višja.
V SE triodnem spoju dobimo z elektronko EL 34 kar 6 W izhodne moči. To je po mojem mnenju dobra alternativa za dražje direktno grete triode 300B in 2A3. Z elektronko 300B dobimo do 8 W izhodne moči, z 2A3 pa do 4 W. To se mlajšim bralcem ob današnjih nerealnih podatkih za računalniške zvočnike zdi malo. Toda verjemite, moči je za manjše prostore ob uporabi občutljivih zvočnikov več kot dovolj.
Danes s pomočjo interneta pridemo do sheme praktično katerega koli serijsko izdelanega ojačevalnika. Zelo veliko je PP shem zvenečih imen, kot so Maranz, McIntosch, Fisher, Quad in SE z uporabo 300B. Redkejši so opisi teh shem, praktično nemogoče pa je dobiti podatke za izhodni transformator, srce vsakega ojačevalnika na elektronke. Velja pravilo, da ni možno izdelati dobrega ojačevalnika s povprečnim ali celo slabim izhodnim transformatorjem.
Koncept cevnega ojačevalnika
Ta je v večji meri podoben nekdanjim rešitvam, toda ob uporabi visoko kvalitetnih materialov. Ojačevalnik je nameščen v ohišje, sestavljeno iz lesenega lakiranega okvirja in zgornje jeklene pločevine. Zgornja plošča in transformatorji so barvani z visokotemperaturno obstojno črno barvo. Na zgornjo ploščo so pritrjeni omrežni in izhodna transformatorja, elektronke, gladilni elektrolitski kondenzator, stikalo za vklop, preklopnik za izbiro vhodov ter preklopnik za glasnost. Signalni vhodi so trije: CD, tuner, tape. Vsi ostali elementi so pritrjeni na nosilno ploščo iz vitroplasta na spajkalna ušesca. Podnožja elektronk so pritrjena na zgornje ohišje. Povezave med elementi so klasične žične brez tiskanega vezja razen plošče za zakasnitev anodne napetosti in napajalnik za enosmerno napetost gretja elektronk z mehkim vklopom s pomočjo MOSFET tranzistorja, ki sta na tiskanem vezju. Mehak vklop gretja in zakasnitev anodne napetosti podaljšuje življenjsko dobo elektronk. Poseben problem je vezava mase. Lahko uporabimo širši trak bakrene pločevine, ki se poveže z ohišjem v eni točki. Vsi priključki mase se vežejo na ta vod. Vse povezave morajo biti kar se da kratke in dobro prispajkane. Priporočena je uporaba spajkalne paste.
Ojačevalnik ima kar nekaj prednosti pred starimi cevnimi ojačevalniki:
- izhodna transformatorja sta izdelana iz kvalitetnega dvojnega C jedra,
- uporabljeni so samo visokokvalitetni metaloplastni upori,
- gretje obeh elektronk je napajano z zelo glajeno enosmerno napetostjo,
- vgrajen je časovnik 1 min. za zakasnitev vklopa anodne napetosti,
- z MOSFET tranzistorjem omogočimo mehak vklop gretja elektronk,
- v napajalniku sta uporabljena kvalitetna elektrolitska kondenzatorja z visoko kapacitivnostjo.
Shema cevnega Hi_Fi ojačevalnika
Predstavljam vam shemo izbranega SE (singel ended) ojačevalnika s pentodo EL34 na izhodu in dvojno triodo ECC81 na vhodu.
Sama izhodna stopnja je klasična in v osnovi povzeta iz starejših katalogov proizvajalca elektronk EL34. Pobudna stopnja je sestavljena iz dvojne triode ECC81. Brez sprememb lahko vzamemo tudi elektronko ECC83, ki ima nekoliko večje ojačanje, toda tokovno je manj zmogljiva. Pobudna stopnja je vezana paralelno zaradi tokovne zmogljivosti in manjšega šuma. Tako rešimo problem s pobudo krmilne mrežice izhodne elektronke EL34. Rezultat je čvrstejše in hitrejše nizko tonsko področje.
Vhodni signal pripeljemo preko vhodnega potenciometra na ločilni kondenzator C1 1 µF na prvo krmilno mrežico ECC81. Upor R1 270k, vezan na krmilno mrežico, jo obremenjuje in preprečuje vpliv motenj. Katodni upor R2 upornosti 1k2 in premostitvena kondenzatorja C2 100 µF in C3 470 nF skrbijo za pravilno katodno prednapetost elektronke ECC81. Anodni upor R3 100k ima v serijo še dodatni upor 68k in kondenzator 47 µF vezan na maso. Slednja tvorita filter za preprečevanje povratnega vpliva med ojačevalnima stopnjema.
Ojačan signal iz anode ECC81 peljemo preko veznega kondenzatorja 0,47 µF in upora 1k na krmilno mrežico končne elektronke EL34. Prednapetost za drugo mrežico je izvedena z uporom 100 ohmov 2 W. Katodni žični upor 470 Ohmov moči 7 W in kondenzatorja 220 µF in 470 nF skrbijo za pravilno katodno napetost. Izmenični del anodnega toka pa na sekundarni strani izhodnega transformatorja inducira uporabni izhodni signal, ki poganja zvočnik. V shemi ste verjetno opazili, da ni povratne vezave od sekundarja izhodnega transformatorja proti vhodu ojačevalnika. To je pri avdiofilih zelo cenjeno.
Napajalnik
Kot sem omenil, je dober napajalnik zelo pomemben del pri SE izvedbah ojačevalnikov. Potrebujemo transformator z izhodno napetostjo 270 V/250 mA za anodno napetost, ki je skupna za levi in desni kanal. Gretje je za oba kanala ločeno. Na transformatorju potrebujemo 2×6,3 V/2,5 A za gretje. Anodno napetost vseh elektronk dobimo iz transformatorja, ki jo z usmernikom G1 usmerimo in filtriramo z elektrolitoma 330 µF (400 V) in dušilko L1. Uskladiščena energija mora biti zaradi dobre dinamike pri največjih glasnostih čim večja. Vrednost kapacitivnosti izhodnega elektrolita lahko zaradi tega povečamo do 1000 µF (400 V). Vzporedno elektrolitoma je priporočljivo vezati poliesterska kondenzatorja 220 nF (400 V), kar bistveno pripomore h kvaliteti napajalnika. Na izhodu dobimo okrog 350 V enosmerne napetosti. Induktivnost dušilke je okoli 5 H pri 200 mA toka. Dušilka je navita na dvojnem C jedru z zračno režo 0,3 mm. To ustvarimo z lističi, ki jih izrežemo iz 0,3mm debelega vitroplasta. Žica debeline 0,6 mm naj izpolni celotno okno tuljavnika. Število ovojev ni kritično. Ohmska upornost dušilke je okrog 20 Ohmov. Za test bo namesto dušilke zadostoval tudi žični upor 100E 7 W. S tem dobimo dovolj gladko in stabilno anodno napetost brez bruma.
Preklopnik S2 omogoča zakasnitev vklopa anodne napetosti za približno eno minuto. V tem času se elektronke segrejejo in s tem podaljšamo življenjsko dobo elektronk. Namesto stikala lahko uporabimo časovnik 1min. z relejem, ki nam vklopi anodno napetost. Vezje je bilo objavljeno v eni starejših številk revije.
Brum se lahko prikrade tudi preko kurjav elektronk, če jih napajamo z izmenično napetostjo. Zato smo izbrali enosmerno napajanje gretja vseh elektronk, tudi izhodnih EL34, ki porabita vsaka 1,5 A toka, ECC81 pa 300 mA. Skupno torej 1,8 A po kanalu. Usmernika G1 in G2 sta zaradi tega zelo obremenjena in ju je potrebno dodatno hladiti z ustreznim hladilnikom. Pi vezava gladilnika napetosti sestavljenega iz elektrolitov in žičnega upora 0E2 zagotavljajo dovolj glajeno enosmerno napetost za vsak kanal posebej. Mehak vklop pa dosežemo z uporabo MOSFET tranzistorja vezanega v minus vejo napajanja gretja (opcija-dodatno vezje). Z izbiro RC konstante na G FET-a izberemo zakasnitev vklopa.
S tako kvalitetnim napajalnikom bomo odpravili pomemben del bruma iz zvočne reprodukcije. Česa takega si včasih niso mogli privoščiti.
Izhodni transformator
To je transformator TR1, ki poganja zvočnik in je srce cevnega ojačevalnika, pogosto pa šibka točka samograditeljev. Predlagam, da ga po spodnjih navodilih daste naviti v specializirano delavnico. Osnovna naloga izhodnega transformatorja je, da čim bolj zvesto prenaša energijo med izhodno elektronko EL34 in zvočnikom. Od izhodnega transformatorja pričakujemo širok frekvenčni razpon, majhna popačenja, majhne izgube. Ob vsem tem pa mora obdržati vso kvaliteto glasbe v širokem dinamičnem obsegu. Danes imamo na voljo kvalitetne transformatorje z dvojnim C- jedrom iz orentirane pločevine, ki nam olajšajo izdelavo.
Izhodni transformator navijamo drugače kot mrežnega. Primarno navitje delimo, sekundarno pa navijemo med obema deloma primarnega navitja, kot se vidi iz skice. Najprej na tuljavnik navijemo polovico primarnega navitja 3, nato čez izolacijski sloj navijemo celoten sekundar 2, ki ga zopet izoliramo, nato še drugo polovico primarnega navitja 1. Primar ima 2×960 navojev lakirane žice 0,2 mm. Sekundar pa 100 navojev debelejše lakirane žice 0,8 mm. Konce prvega primarja povežemo z začetkom drugega primarnega navitja. Presek jedra je 5 cm. Med jedri je zračna reža 0,3 mm (skica). Reža zmanjša izgube v železu in linearizira magnetno krivuljo.
Meritve
Frekvenčna karakteristika ojačevalnika je od 20 Hz do 30 kHz +/- 3dB. Moč 2×8 W na obremenitvi 8 Ohmov.
Zaključek
Veliko bi se še dalo povedati o izdelku, vendar opis zadostuje, da izdelate soliden cevni ojačevalnik. Namenjen je ljubiteljem cevne tehnike in tistim, ki boste to s pomočjo tega članka šele postali. Sam sem bil prijetno presenečen nad kakovostjo zvoka. To se je potrdilo tudi s končnimi meritvami. Najbolj boste zadovoljni, ko bodo elektronke zažarele in boste zaslišali toplo glasbo iz zvočnika. Na koncu še opozorilo pred nevarno visoko napetostjo. Želim vam veliko uspeha in veselja pri gradnji.
