вторник, 21 августа 2018 г.

Лампа 6Н23П. В поисках ответов.

Ламповый предварительный усилитель на лампе 6Н23П

Добрый день :)

6Н23П. Для усиления звука не предназначена, но применяется на этом поприще часто. Уж не знаю, чем она так хороша для остальных, но меня привлекла своей способностью работать при невысоких питающих напряжениях. Вот только понятия не имею, как она покажет себя в звуке: попытался выяснить перспективы на форумах и в статьях, но это, как обычно, оказалось гиблым делом. Одни лампу рьяно ругают, призывают бросить ее об пол, растоптать в порошок, смести веником в совок и отправить в помойное ведро. Другие, столь же самоотверженно нахваливают и клеят бирку лучшей из лучших... А я просто не знаю, мой опыт работы с 6Н23П невелик и собственного мнения о ее возможностях еще нет... Опять придется начинать, как это каждый раз и случается, собственные эксперименты и измерения. 

Примечание: А Вы с 6Н23П не сталкивались? Как она Вам? 




Каюсь, я немного слукавил. Это не первое знакомство с лампой. Параметры для 6Н23П, включенной в самом обычном резистивном каскаде, уже мерил. И результаты меня разочаровали. 

Выдернем те результаты и схему сюда. Возьмем только то, что относится к низковольтному режиму. Схема:

Схема лампового предварительного усилитель напряжения на лампе 6Н23П. Схеме с общим катодом.

Результаты измерения перерисую в один график, объединив спектры гармоник, полученные при разных амплитудах выходного сигнала:

Спектры искажений для усилителя напряжения на лампе 6Н23П по схеме с общим катодом

Линейность не очень. Совсем "не очень".... Стоит поднять амплитуду выходного сигнала до 2В, и вот он уже набит гармониками: спектр начинает стремительно удлиняться, а уровень перескакивает отметку в 1%, недвусмысленно намекая: забудь о точном звуке.... Хотя, наверное, субъективно в "ненасыщенных" записях, "деталей" станет больше - гармоники-то слышно :). 

Нам такое не подходит. Нужно искать решение. Если рассуждать гипотетически, то выход легко увидеть в увеличении анодного тока (и за компанию с ним крутизны) и/или сопротивления анодного резистора. С их ростом непременно увеличится и линейность. Беда лишь в схеме каскада: при заданном напряжении питания, увеличивая анодный ток, мы непременно должны пропорционально снизить сопротивление анодного резистора, и наоборот... от таких "скомпенсированных" изменений вряд ли стоит ожидать особого прироста линейности....

Примечание: во всем виноват Ом, связавший сопротивление резистора, напряжение на нем и текущий через него ток. Эх-хе-хех... 

В этой сложной ситуации нам поможет источник тока, готовый собою подменить анодный резистор:

Схема лампового предварительного усилителя на лампе 6Н23П с источником тока в аноде


Он настоящий герой: в отличии от обычного резистора, его статическое и динамическое сопротивления не связаны жёстко. Говоря проще: теперь анодный ток и сопротивление анодной нагрузки для полезного сигнала можно увеличивать одновременно. 

Но сперва посмотрим как поведет себя 6Н23П, если в новой схеме выставить режимы такие же как в схеме с анодным резистором, которую мы обсуждали выше. Итак: ток анода = 2-2.5 мА, сопротивление анодной нагрузки сигналу = 7-8.2 кОм, напряжение на аноде = 40-45 В. 

Примечание: сперва ток источника тока задаем резистором R6, а после, с помощью резистора R3 подгоняем режим лампы так, чтобы правильным стало напряжение на аноде (40-45 В). В обратной последовательности отрегулировать тоже получится). Сопротивление анодной нагрузки определяется и настраивается резистором R4. Он же - входное сопротивление следующего каскада. 


Спектры:

Спектры искажений для предварительного лампового усилителя напряжения на лампе 6Н23П с источником тока в анодной цепи

Хм... результат стал хуже? Попробуем сравнить спектры для разных схем при амплитудах выходного сигнала 2 В и 5 В:

Сравнение спектров искажений двух схем предварительных ламповых усилителей напряжения на лампе 6Н23П

Точно хуже. Так и запишем:

Вывод первый - если желаемый режим лампы может быть реализован с использованием анодного резистора, то, возможно, не стоит использовать вместо него источник тока. Линейность может снизиться.

Примечание: вполне возможно результаты сильно зависят от параметров примененных транзисторов. Надо будет проверить.

Впрочем, источник тока мы ставили для того, чтобы получить режимы недоступные схеме с анодным резистором. Вот их-то и стоит мерить. Выставим ток анода 5 мА и проведем цикл измерений для разных сопротивлений нагрузки: 60 кОм, 30 кОм, 10 кОм, 7 кОм. Все эти режимы нельзя получить в каскаде с анодным резистором при напряжении питания 65 В.

Результаты объединил:

Сборный график спектров искажений лампового предварительного усилителя на лампе 6Н23П для разных сопротивлений нагрузок и амплитуд выходного сигнала

Вот это уже неплохо. Каждый сам сделает для себя выводы, а я лишь хочу обратить внимание на то, что мне показалось интересным.

Первое, что привлекло внимание - график с сопротивлением нагрузки 60 кОм. Вот он отдельно:

График спектров искажений лампового предварительного усилителя на лампе 6Н23П для нагрузки сопротивлением 60 кОм и разных амплитуд выходного сигнала

Даже при 15 В на выходе (а это почти полное использование напряжения на источнике тока!) уровень искажений не превышает 0.5 %. Каскад с анодным резистором таким похвастаться не может: уже при 2 В на выходе он имеет более высокий уровень искажений (около 1 %)!

Кстати, при тех же 2 В схема с источником тока имеет нелинейность не выше 0.1 %... Улучшение на порядок.

Примечание: думаю, что именно этот режим имеет наибольшую практическую ценность, так как для обсуждаемых схем, сопротивление нагрузки - это ничто иное как входное сопротивление следующего каскада. А оно и для ламповых, и для полупроводниковых схем легко может быть равным или превышать 60 кОм. 

Спектры искажений, полученные для нагрузки 7 кОм, тоже интересны:

График спектров искажений лампового предварительного усилителя на лампе 6Н23П для нагрузки сопротивлением 7 кОм и разных амплитуд выходного сигнала

Результаты уже не так хороши: низкое сопротивление нагрузки свело к нулю преимущества от высокого динамического сопротивления источника тока. Но повышенный анодный ток в 5 мА (недостижимый в обычном резистивном каскаде, без уменьшения анодного сопротивления) тем не менее делает свое дело: спектры для сигналов с небольшими амплитудами (до 5 В) невысокие. Даже этот режим годится, чтобы построить гибридный усилитель).

Второй вывод: при низком напряжении питания источник тока в анодной цепи - отличный способ повысить анодный ток, динамическое сопротивление нагрузки и в результате линейность схемы.


Дополнение.

Прежде чем поставить последнюю точку в этой записи, хочу показать еще один график:

График зависимости коэффициента усиления лампового предварительного усилителя на лапе 6Н23П с источником тока в анодной цепи, от сопротивления нагрузки

Это зависимость коэффициента усиления (Кус) каскада с источником тока в аноде от нагрузки на его выходе (Rнагр). Усиление, как и должно, снижается вместе с уменьшением сопротивления нагрузки. Но важнее то, что коэффициент усиления, в этой схеме, может, при высоких сопротивлениях нагрузки стремиться к своему теоретическому пределу: к параметру "µ". Резистивный каскад так не умеет.

И это был третий вывод)


Наверное, пора завершать запись. А в следующей посмотрим, как поведет себя источник тока в ламповом каскаде на лампе 6Н23П, но при высоких питающих напряжениях.


Хорошего Вам дня!
С уважением, Константин М.


P.S. Буду рад обсудить с Вами тему поднятую в статье. Пишите мне в комментариях, или соц.сетях :)

Мой аккаунт на G+

А это наши сообщества: на G+, на FB и VK
Присоединяйтесь, будем очень рады Вам! )