Теплый ламповый звук

:

Как-то случайно обратил внимание, что 90% статей на хабре с тегом «теплый ламповый» рассказывают о чем угодно, но только не о ламповой технике. В то же время, немногие публикации о ламповых устройствах собирают множество лайков восхищенных комментариев.

Я уже не помню как и когда в моей голове поселилась эта странная идея — собрать ламповый усилитель. Зачем тоже не совсем понятно — меломаном я не являюсь, домашними кинотеатрами давно и быстро переболел, на память об этом времени остались напольные колонки Wharfedale Diamond 8.4, последние годы использовавшиеся исключительно как декоративная подставка для цветов. Как бы то ни было, мысль настолько глубоко поселилась в моей голове, что началось неспешное изучение профильных ресурсов, чтение форумов, поиск схем ламповых усилителей «для чайников» и т.д. и т.п. Отсутствие какого-либо опыта общения с ламповой техникой (самый современный гаджет, который я помню — это ч/б телевизор в студенческой общаге в начале 90-х годов прошлого века) отпугивало и привлекало одновременно.

Вялотекущий поиск мог продолжаться бесконечно долго, если бы однажды не был обнаружен замечательный ресурс — http://tubelab.com/. Свой выбор остановил на однотактном усилителе Tube Lab Simple Single End (SSE), идеально соответствующем моим интересам, а именно: простой усилитель для начинающих с минимумом компонентов, отсутвием каких либо регулировок, при этом достаточно универсальный и, судя по отзывам, прекрасно себя зарекомендовавший. Заказ платы был сделан на сайте (отправляется куда угодно кроме России и Италии), оплата через Paypal, короткая переписка с разработчиком, достаточно быстрая доставка двух плат (Кроме SSE была также заказана плата для продвинутой версии Tublab SE — так сказать «на вырост»). Комплектующие решено было заказывать через e-bay, не быстро, но надежно и недорого — сроки доставки компенсировались удобством (получение на почте, неторопливый поиск сидя за компьютером). Процесс занял достаточно долгое время, но я особенно не торопился (с момента заказа плат до момента успешного включения прошло почти 2 года).


Первые полученные комплектующие

Описывать процесс сборки платы усилителя не имеет смысла, подробные инструкции с картинками есть на сайте проекта. Особо порадовал дисклаймер отказ от ответственности

We are not responsible for injury, accidents, acts of random stupidity, burning your house down, exploding parts, and other undesired actions (all of which are possible) resulting from the use of ANY information contained herein.

Перевод
Мы не несем ответственности за увечья, инциденты, акты случайного помешательства, сожженные дома, взорванные комплектующие и другие нежелательные последствия (все из которых возможны) в результате использования информации содержащейся на сайте

Некоторые рекомендации, полученные в процессе изучения материалов.
  • Никогда не устанавливайте электролиты «до упора», между ними и платой должен быть небольшой зазор. Дело в том, что при пайке ножка нагревается и удлиняется, а остывая укорачивается, и, при плотной посадке, может просто отвалиться от обкладки. Учитывая, что в ламповом усилителе процесс нагревания-остывания происходит регулярно, на этот момент стоит обратить внимание.
  • Шасси выходных и силового трансформаторов располагать перпендикулярно для уменьшения взаимного влияния.
  • Входные аудио разъемы изолировать от шасси, дабы исключить возможность появления «земляных петель» в сигнальных линиях. Если провод экранированный — то экран заземлять только с одной стороны.
  • Заказывать комплектующие с запасом, дабы избежать задержек на логистику и сэкономить на доставке.
  • И самое главное — осторожнее с покупками комплектующих на ebay (об этом немного позднее).

Одной из проблем, с которой пришлось столкнуться, оказался выбор трансформаторов (силового и выходных) — довольно сложно купить трансформатор с нужными напряжениями, если 110-и вольтовая версия как правило есть в наличии у американских ритейлеров, то трансформатор на 220V нужно заказывать у производителя и ждать 45-60 дней. Кроме того, они довольно тяжелые и стоимость доставки из США практически удваивает стоимость заказа. К счастью, подходящая версия (Hammond 374BX) нашлась в Германии, что позволило существенно сэкономить на доставке и попутно заказать дроссель (индуктивность) для использования в выходном фильтре блока питания. Первая ошибка — заказывая индуктивность, я подбирал сопротивление, совершенно забыв про ток, в результате получил катушку с ограничением по току 100ma вместо минимально необходимых 170ma, пришлось вернуться к более простому и менее качественному варианту с RC фильтром и покупать соответствующий проволочный резистор, поменять же резистор на катушку, если возникнет желание, можно в любое время. С выходными трансформаторами было проще, адекватные сроки доставки оказались только у Transcendar, по всем параметрам подошла модель TT-119.

Наконец, настал момент, когда все комплектующие получены, обозначилось свободное время и ничего не мешало посмотреть, как все это будет работать. В нарушение всех правил техники безопасности, все соединения были произведены прямо на столе перед монитором.

На роль источника сигнала был приглашен старенький LG-P500, в роли колонок — спикеры от музыкального центра, понадобилось некоторое количество красной изоленты и немного храбрости. Таадаааам — включение состоялось, ничего не взорвалось, лампы засветились красивым оранжевым светом… и тишина, точнее, если поднести ухо к колонке, на фоне шума можно было даже услышать музыку, но это был совсем не тот «теплый ламповый» звук, который я надеялся услышать.

Первое, что я решил проверить – это напряжение на выходе выпрямителя, и сразу же был неприятно удивлен, вместо ожидаемых мной 375V x √2-27V= 503.33V (напряжение на вторичной обмотке умноженное на корень из 2 минус падение на лампе) я увидел почти 550V на выходе выпрямителя и соответственно 525V B+(анодное напряжение). Желание тестировать электролиты на выносливость (они рассчитаны на 500V) отсутствовало, пришлось выключить питание. Проверив напряжение сети я в очередной раз удивился — оно оказалось больше 240V (дальнейший опрос соседей подтвердил, что это у всех так). К счастью, трансформатор можно перекоммутировать и на такое напряжение. При втором включении напряжения пришли в норму, но колонки по-прежнему молчали, дальнейшая проверка обнаружила отсутствие анодного напряжения на входном триоде, что на мой взгляд, говорило о неисправности единственного полупроводникового прибора – регулируемого источника тока IXIS10M45.

Решив, что проблема возникла из-за перенапряжения и/или китайского ebay-продавца, заказал новую пару IXIS10M45 из Англии, показалось надежнее и быстрее. Должен сказать, что очередное включение завершилось абсолютно аналогично первому и второму, новые детали хоть и выглядели совершенно иначе, но работать отказывались точно так же. Здесь я уже начал беспокоиться, так как оба канала вели себя совершенно идентично, а напряжение на анодах 12AT7 совершенно отсутствовало. Так как в данной цепи кроме собственно лампы, регулятора тока и априори работающей мелочевки ничего больше не было, подозрение пало на лампу. Аукцион на ebay позволил совсем недорого купить ECC81 (европейский аналог американской 12AT7), а заодно и очередную партию IXYS 10M45 (опять китайский продавец, брал уже с запасом на всякий случай). Третья партия 10M45 выглядела (и звонилась) точно так же, как и вторая, для чистоты эксперимента заменил сразу лампу и IXYS, отсоединил все лишнее (второй каскад) и в четвертый раз не обнаружил ничего на аноде первого триода.

Полный провал, разум отказывался понимать, как такое может быть. На макетной плате собрал простенькую схему со светодиодом и регулируемым источником тока (использовал нетронутый из третьей партии), запитал от блока питания ноутбука – и ОНА НЕ ЗАРАБОТАЛА!!!

В этот момент меня стала преследовать мысль о вселенском заговоре, не работало даже то, что обязано было работать… и я опять решил заказать проблемные микросхемы, только уже через проверенного продавца (Digikey). И в очередной раз возникли сложности даже там, где их не должно было быть. Первую возникшую проблему (в Digikey минимальная стоимость доставки в мой регион составляла 75$, даже за 5-и долларовый заказ). Эта проблема решилась с помощью американского посредника, а вот вторая выявилась уже после размещения заказа — на мой емейл пришло письмо с просьбой подтвердить что я не террорист заполнить форму BIS711 (кому интересно goo.gl/VAkDYB). Я заказывал обычные радиодетали на американский адрес, зачем нужно заполнять данную форму при покупке обычных радиодеталей мне сих пор не понятно. Указав свое имя свое имя и домашний адрес во все полях, а именно: я — конечный пользователь, я — официальный представитель конечного пользователя, я — покупатель, я — экспортер и указал, что при всем этом я — частное лицо, отправил заполненную форму в Digikey, и уже на следующий день получил подтверждение заказа и тракинг на посылку.

Очередная партия внешним видом отличалась от всех предыдущих, что вселяло определенный оптимизм (картинка ниже)

Проверка на макетной плате обрадовала, светодиод радостно менял яркость в зависимости от сопротивления управляющего резистора. Пять минут для замены детали на плате…

… очередное включение и из колонок зазвучала МУЗЫКА.

Как выяснилось в процессе общения на профильных форумах — поддельные радиодетали на ebay становятся большой проблемой. Вот что пишут модераторы Diyaudio

— Fake parts are a real plague by now. No small chance we all get a share of those when fishing for a quick small purchase.
— I never buy semi-conductors or electrolytic capacitors on eBay for this reason.

Перевод
— поддельные запчасти — беда нашего времени и шансы нарваться на них при небольших срочных покупках достаточно велики
— поэтому (...) никогда не покупаю полупроводники или электролитические конденсаторы на ebay

В результате я получил рабочую плату, восстановил собственную самооценку, разочаровался в Ebay. На скорую руку был изготовлен корпус, как предполагалось в качестве макета для тестирования компоновок, но неожиданно понравившийся.

В настоящий момент усилитель работает в связке с Raspberry Pi&Volumio (в качестве источника), звук действительно очень приятный и реально теплый (+65С). В планах облагородить корпус, побороть немного мешающий гул, встроить USB DAC (будет ламповая звуковая карта), возможно добавить дистанционное управление. Если возникнет интерес, опишу процесс изготовления корпуса, а так же расскажу о выявленных проблемах и путях их устранения.

UPDATE

Схема Jpeg, PDF и расположение элементов(его трудно найти на сайте, использовал для разметки отверстий на корпусе).