Ламповые усилители. Правда подбора ламп
Уважаемые телезрители. Вашему вниманию представлена статья по существу проблемы обеспечения добротных комплектующих для ламповых усилителей. За прошедший период проведена проверка и выполнено исследование нескольких десятков ящиков наиболее распространённых типов ламп, отечественного производства. Исходное предположение об интернациональности вакуума оставлено без изменений, натуральный отечественный вакуум ничуть не хуже буржуйского. Для измерения и оценки параметров электронных ламп использован старенький, но вполне рабочий лампомер Л1-3. Измерению подвергнуты основные режимные параметры для нескольких партий совдеп-ламп разных типов. В первую очередь исследованы выходные лампы 6П3С, 6П6С, 6П31С, ГУ50, ГИ-30, 6П13С, Г807, 6С19П и прочие. Кроме того, проверено несколько коробок двойных триодов 6Н9С, 6Н8С, 6Н7С, 6Н2П, 6Н1П, 6Н23П, 6Н24П, 6Н14П, 6Н3П и прочих, а также ламп с индексами ДР, К, ЕВ, ВИ, И и др.
8-962-070-78-92 Красноярск
В ходе проверки исследованы далеко не все лампы, даже из имеющихся в наличии, а сами коробки и кучки изымались со склада произвольно. Тем не менее выявлены некоторые закономерности, которые можно попытаться обобщить со сравнительно небольшими погрешностями. Думаю, что случайности и субъективный фактор в статье всё же останутся, поэтому излагаемые результаты не претендуют на абсолют и их нужно оценивать критически. Из всех режимных параметров лампы главными признаны анодный ток и крутизна характеристики, остальные не приведены вовсе. Естественно, что оценивалась одна рабочая точка. В редких случаях были исследованы её окрестности. Вначале статьи показана таблица результатов измерения параметров ламп 6П18П в партии 50 штук. Выделения одинаковым цветом ячеек для идентичных ламп нету. Поэтому можно попытаться самостоятельно проверить ячейки по степени совпадения. Почти всегда в таблицах есть дыры, поскольку бракованные экземпляры при диагностике приходилось из коробки изымать.
В показанные выше результаты исследования детально я не всматривался. Но сходу заметил несколько пар ламп неплохого соответствия. Например экземпляры 16 и 17. Есть в таблице и другие ламповые пары высокой степени симметрии. Общий уровень совпадения измеренных параметров представляется весьма благополучным. Это почти идеальная картина по сравнению с результатами измерения кучки совдеп-транзисторов, для которых значение коэффициента передачи тока базы может быть как 20, так и 200. Внутри себя-любимого осталось ощущение, что показанные в таблице значения тока и крутизны позволяют выдёргивать лампы из этой пронумерованной коробки совершенно произвольно, для их установки в простой двухтактный усилитель безо всякого разбора.
Ниже показана таблица с результатами исследования кучки маломощных тетродов 6П1П. Для примера в таблице одинаковым цветом выделены ячейки, соответствующие лампам с очень близкими параметрами. Если долговременную стабильность измеренных параметров можно считать примерно одинаковой для всех ламп, то что же получается? А получается то, что проблемы подбора симметричных экземпляров выходных ламп для обыкновенного усилителя среднего уровня, попросту НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Параметры ламп довольно ровные. Причём нужно помнить, что все нормальные схемы обеспечивают выполнение условия автоматической балансировки режима по переменному току. Другим естественным условием разумно считать предварительную инструментальную настройку усилителя по минимуму искажений. Следовательно только в режимах предельной нагрузки усилителя, может оказаться заметным некоторое расхождение усиления выходных ламп и полезут повышенные искажения. А до наступления перегрузки никакому телезрителю различие звучания поочерёдно заменяемых, заведомо исправных ламп, заметить попросту не удастся. Снова возникает ощущение, что можно без подбора брать из коробки произвольные лампы и втыкать их в обыкновенный двухтаткт.
Факт о приемлемо-высокой степени симметрии электронных ламп, имеющих одинаковое происхождение, - для меня очевиден. РАЗЛИЧИЯ параметров есть, но они совсем не фатальны и не требуют срочных мер по подбору, за отдельные деревянные рубли. В таблице совсем нет экземпляров бешеной кривизны и ламп с "выдающимися" характеристиками. Повторю ещё раз. Формула имеет вид: факт - есть, но гарантии - нет. Гарантированое совпадение характеристик можно установить только путём измерения. Это и определяет результирующий показатель качества. Нередко наблюдаю погоню телезрителей за лампами с индексами ЕВ, ВИ и др. Это характерный пример зомбирования и маркетинга. Если на приборе сравниваешь две лампы с разными индексами, то бывают случаи, что оказывается почти не заметно различий. Но бывает и наоборот, например группа ламп с красивыми индексами даёт более значительный анодный ток. Как показал опыт, качество ламп больше зависит от их сохранности. Если условия хранения 50 лет были плохими, то и качество пострадает. Поэтому лучше применять в одной упряжке обыкновенные одинаковые лампы - но новые. А буковки-индексы, за более дорогую цену, лучше оставить фанатикам. Совсем идеально будет - проверить лампы на приборе и закрыть тему.
Таблица с измеренными параметрами небольшой партии неплохих лучевых тетродов Г807 показана ниже. Цветовым выделением указаны ячейки, по которым ясно парное соответствие. В целом результаты ровные. А что означают абсолютные измеренные величины токов и крутизны? Варианта здесь два. Первый - не очень достоверная карта. Второй - не очень смачные лампы. Оба варианта равноправны. Выбор можно сделать в результате дополнительного эксперимента, либо сопоставлением с документацией.
Измеренный на практике анодный ток Г807 величиной 40 мА при напряжении +250 вольт это мало? Пожалуй не соглашусь. Тем более, что даташиту это не противоречит. Мне такого тока вполне достаточно, поскольку при напряжении в аноде +550 всё будет очень даже не плохо. Режим АВ1 будет реализован в полный рост, а лампу ещё и придерживать придётся. А что по крутизне? Значения 4-5 мА/В действительно можут показаться недостаточными. Но реальность всегда можно проверить по справочнику и скорректировать таблицу скопом в нужную сторону. Думаю, что всё измеренное вполне годится, но надо проверить. Реальные же практические испытания макета усилителя покажут истину. Чем ровнее экземпляры, тем надёжнее результат.
В измерениях использована самопальная карточка. Если в карте и допущены ошибки, то шкалу с делениями анодного тока и шкалу крутизны придётся маркировать в попугаях. В стандартном наборе карты для Г807 не оказалось. Поиск в Инете дал показанную здесь салатовую карточку. Вероятно, что при заполнении штепселями отверстий в карте (в панели прибора) можно поискать более подходящее гнездо для штепсельной заглушки. Тогда результаты измерения могут стать более солидными. Однако наобум этого делать категорически не следует. Это опасно для прибора. А это вообще нужно? Мне нет, цель моя другая. Для поиска другого гнезда нужно знать наборное поле измерительного прибора Л1-3 как нотный стан. А этот пример показывает, что для выбора ламповых пар досконально знать железяку Л1-3 никакой необходимости нет. Главнейший вопрос можно поставить иначе. Изменятся ли первоначально отобранные по прибору пары, при исправленной (скорректированной) расстановке фишек на карте? Вот тут я с 99% уверенностью могу сказать, не изменятся.
Есть и другие меры наведения марафета в таблице результатов. Можно убавить напряжение смещения, тогда токи анода будут совсем солидными. На карточке зафиксированы режимные параметры, но не указаны типовые значения. А это вообще надо? Мне нет, цель моя другая. Ниже показана таблица, которая выглядит приятнее для глаза. В ней тупо применено умножение всех параметров на 2. А это вообще надо? Мне нет, цель моя другая. Обычно интересует достоверная проверка экземпляров по условиям симметрии. И результат в данном случае достигнут. Конечно же бесспорен факт, что знать АБСОЛЮТНО точное значение тока каждой лампы и АБСОЛЮТНО достоверно оценивать крутизну было бы АБСОЛЮТНО правильно. Но это снова другая цель! Не нужно мне исправлять чужую карту. Мне вполне достаточно того, что карта сработала, что не сгорел прибор и не спалены лампы. Этот пример неплохо показывает некоторое неудобство применения не проверенных перфокарт, неизвестных авторов. Другое соображение касается качества самих ламп. Здесь думаю так. Чем ровнее партия ламп, тем лучше. Явный подвох, которого здесь следует опасаться такой. В руки испытателя могут попасть помоечные остатки партии лампочек, которые ранее уже были пропущены через измерительный прибор. При этом наиболее сочные и вкусные экземпляры, с большими анодными токами и хорошим усилением, использованы предыдущим владельцем. Ну а в текущем этапе автору достался шлак. Это нежелательный вариант, но такое иногда случается. Можно рекомендовать простые способы, как "не налететь". Не нужно покупать оптовые партии ламп по дорогой цене. Следует быть внимательным к упаковке и ориентироваться на девственную стандартную тару, т.е. картонные ящики. Ну и обратная связь с продавцом нужна, чтобы иметь возможность возврата, после БЫСТРОЙ проверки параметров. А быструю проверку легче сделать именно на приборе Л1-3.
Утверждаю, что для отбора пар вполне годится именно такое, самое простое и самое тупое решение. Скажу больше. Совершенно достоверного прибора я не видел. За пару лет я ощупал и опробовал их больше десятка. Ранее, для нескольких, проверенных мною приборов Л1-3 были получены очень разные результаты измерения. Даже в пределах стандартных карточек результаты измерения ТТХ одной и той же лампы двумя разными приборами, 1965 и 1973 г.в. отличались на 30%. Поэтому, когда мне пришлось выбирать, за что платить деньги. Выбор был сделан в пользу лучшего внешнего технического состояния прибора. Вероятно научная истина здесь пострадала :) но думаю, что она перетерпит такое моё к ней отношение.
Таблица с измеренными параметрами небольшой партии регулирующих триодов малой мощности 6С19П показана ниже. В таблице лампы уже сгруппированы по парам. Карточка из стандартного набора. Измеренный результат получен на том же приборе и особой критики не вызывает. Следовательно прибор годится, а цель достигнута. И большего количества времени на это тратить не нужно! Граждане телезрители, занимайтесь построением добротных усилителей. Вы замечательные, талантливые, умные и красивые люди. А перфекционизм вреден. Определитесь с целью (например: ПОСТРОЕНИЕ ДОБРОТНОГО ЛАМПОВОГО УСИЛИТЕЛЯ) и начинайте её приближение. Самый эффективный путь к практическому результату - прямой. Избегайте фанатизма, оставьте процедуры измерения ВАХ исследователям, получающим удовольствие от процесса. Да здравствует РЕЗУЛЬТАТ!
Нужно заметить, что проверенная кучка ламп 6С19П показалась мне очень ровной. То была одна полная заводская коробка. Но кроме этих экземпляров в измерения попадали другие лампы, совершенно разношерстные и разномастные, с разнородной маркировкой, из другого времени и в очень разном состоянии. Для таких экземпляров диапазон расхождения параметров был много шире. Порой это были и 100% расхождения анодных токов и даже больше встречались, не говоря уже о крутизне.
Есть смысл показать ещё одну таблицу результатов для проверенных мною ламп из двух разных коробок. Ниже показаны параметры, измеренные при испытании мощных двойных триодов 6Н13С. Использована стандартная перфокарта из комплекта лампомера и самый первый экземпляр прибора Л1-3, который попал ко мне в руки. По таблице можно заметить, что параметры ламп имеют большой разброс, кривобокость присутствует. В отношении даташита 6Н13С режим существенно прослаблен. Анодные токи не дотягивают до 100 мА и нигде нет заявленной в справочниках крутизны 5 мА/В. Однако учитывая погрешности настройки древних приборов, особенно упираться в достоверность абсолютных значений измеренных параметров смысла не вижу. Есть смысл оперировать сравнительными характеристиками для выбора ламп с симметричными половинками и подбора парных ламп. Именно по такому принципу, одинаковым цветом и выделены ячейки в таблице.
По результатам изучения таблицы можно заключить, что сведения о кривобокости красивых триодов 6Н13С имеют под собой все основания. Такие лампы не следует без подбора устанавливать даже в простой двухтактный усилитель. При выборе экземпляра приоритет следует отдавать лампе с одинаковыми значениями крутизны характеристики и с небольшим расхождением анодных токов. Красным цветом выделен экземпляр с аномальными параметрами, подлежащий уничтожению, или продаже за 1 рубль. Алчные люди обычно клюют на такое скрытое гомно. Ну и ладно, флаг им в руки, а барабан на шею.
Теперь несколько слов об опыте исследования параметров маломощных входных триодов. Как ни странно, в результате исследования были получены и таблицы с объективными данными и комплекс субъективных ощущений о влиянии видов маркировки ламп на стабильность их характеристик. Скорее всего, отличие в маркировке ламп связано с разными заводами - изготовителями. Кроме того, возможно в разной маркировке, есть признаки специальной приёмки изделий, предназначенных в былые времена для военных. О маркировке ламп у меня пока сведений мало. Так вот, на примере тестирования двух сотен ламп 6Н8С было получено целое море ощущений и таблицы с бешенным разбросом параметров половинок. До 15% ламп пришлось удалить из эксперимента ввиду чрезмерного тока анода одного из триодов. Дело в том, что для измерения "исключительных" характеристик пришлось бы каждый раз влезать в регулирование напряжения смещения сетки, а затем возвращать типовое значение Uс1 по карточке при установке "нормальной" лампы. При сквозном измерении партии ламп это не годится. Если индикатор зашкаливает или срабатывает защита Л1-3 по току, то экземпляр просто откладывают в сторону.
Как оказалось, подбор параметров мелких ламп значительно более важен, нежели подбор ламп выходного каскада. Проблема в том, что во многих схемах предварительных каскадов жизненно необходимо применение именно симметричных триодов. Это может определять успешность и качество проекта "Ламповый усилитель" в целом. Давным давно придумана схема фазоинвертора с разделением нагрузки (как у Вильямсона). Только в ней можно обойтись без подбора половинок. Важно лишь убедиться, что используемому триоду по силам токовый режим, в который его загоняют. При этом для чувствительных выходных ламп, не требующих серьёзной раскачки, можно резко уменьшить анодный ток предварительного каскада, снизив искажения. А вот чем "тяжелее" лампа, тем больше приходится напрягать анод фазоинвертора с разделением нагрузки (вторая половинка). Либо отбросить эту схему, не смотря на её гениальную простоту и перейти на фазоинвертор с катодной связью или в дифференциальную схему. А можно уйти в применение сложных фазоинверторов, например с динамической нагрузкой или в катодный повторитель. Именно в перечисленных случаях применение симметричных триодов есть ключ к успеху. А измерения маломощных совдеп-триодов показали, что идеально симметричных ламп в куче ширпотреба почти нету. Только ящично-коробочные партии ламп очень хорошего базового качества, показали стабильность в отношении симметрии половинок.
Очень разочаровали результаты измерения характеристик двойного триода 6Н15П с общим катодом в малогабаритном исполнении на 7 ног. Это с виду неплохой триод. Из коробки ламп хорошего внешнего вида не удалось подобрать ничего путного. Результаты показаны ниже. Очень странные результаты, по сравнению со всеми ранее измеренными триодами.
Любопытно, что для скромной коробки с красивыми лампами 6Н1П-ВИ (хромированные ноги) было получено ощущение высокой стабильности параметров и отличной повторяемости результатов. Итоги измерения 6Н1П-ВИ показаны в таблице ниже. В значительной части практических схем с повышенными токами я пожалуй отдал бы предпочение применению измеренных здесь 6Н1П-ВИ перед всеми имеющимися у меня лампочками 6Н23П. Ну не удалось мне подобрать из 20 штук разношёрстных 6Н23П и 6Н23П-Е нормальную симметричную пару для двухканального усилителя. Даже в точность 10% влезть не удалось. А вот для ламп 6Н1П-ВИ согласно таблице получены превосходные результаты измерения симметрии половинок.
Похожие данные с разнобоем были получены для огромной кучи 6Н8С. Попалась группа грязных ламп с большими жирными штампами на стекле, а при этом параметры примерно одинаковые. Другая группа ламп имеет красивые прозрачные чистые баллоны с тонкими ажурными штампами, а в них - разброс огромный (30-70-120%). Зато среди ламп 6Н7С симметричных экземпляров оказалось довольно много. До половины ламп удалось отобрать в разбосе 10-15%. Результаты измерения лампы 6Н7С показаны ниже.
Фрагмент таблицы с результатами измерения параметров 6Н8С показан ниже. Кроме того, было промерено несколько сотен ламп 6Н9С. Нагреваются они мало, измерения проводятся быстро, степень симметрии довольно высокая (10% - легко), причём для 30-40% экземпляров. К чему бы это? Даже не знаю. А вот для двух коробок обыкновенных слаботочных ламп 6Н2П результаты по симметрии оказались значительно хуже. Отобрано было примерно 10% пристойно-симметричных экземпляров (точность 5% и выше).
Представленные в таблицах сведения хотелось бы сопроводить некоторым, гораздо более конкретным и основательным обобщением. Однако есть подозрение, что качество ламп в значительно большей степени зависит от источника их получения. Очень сомнительно, что хорошего качества лампы можно запросто найти на помойке. А вот если удалось распотрошить нетронутый ранее армейский склад РТВ ПВО (или ГО МЧС), то удача вполне возможна. Поэтому в качестве заключения предлагаю группу утверждений, которые следует просто принять к сведению. Если изложенный здесь опыт пригодится хоть немногим, то польза от моей публикации будет достигнута.
Утверждение 1. Проверка ламп по приборам с подбором по параметрам есть способ исключения халтуры и обеспечения симметрии режимов схемы усилителя. Подбор ламп есть одно из средств в достижении цели снижения искажений звукового сигнала. Однако прямой и однозначной связи между качеством усиления звука в ламповом усилителе и подбором электронных ламп - НЕТ.
Утверждение 2. Для мелких ламповых усилителей среднего качества, при единичных мощностях 10-12 Вт подбор ламп не нужен. А вот создание лампового усилителя повышенной энерговооруженности и энергоэффективности, а также построение УМЗЧ большой мощности опирается на тщательный подбор параметров электронных ламп. Их несогласованность и неправильный выбор режимов станут причиной ухудшения качества именно в предельно нагруженном состоянии изделия.
Утверждение 3. Процедура подбора параметров ламп обязательна при исполнении коммерческого проекта, когда создаваемый образец предназначен для продажи и мера ответственности за качество изделия определена в значимой рублёвой сумме, например более 100-150k. Иначе гемора при изготовлении усилителя с экстремально хорошими характеристиками может оказаться больше, а аргументов в маркетинговой раскрутке изделия - меньше.
Утверждение 4. Решающими факторами для влезания в процедуру подбора ламп, на мой взгляд, следует считать выбранную схему лампового усилителя, а также уровень технической культуры и требовательности её создателя. Для скелета схемы Вильямсона никакого подбора ламп при среднем уровне качества НЕ ТРЕБУЕТСЯ. Обычные лампы с обычным разбросом параметров легко обеспечивают высокое, ламповое качество звучания такого усилителя, при безошибочном монтаже.
Утверждение 5. При наличии оборудования для подбора ламп, пренебрегать подбором не следует. Лучше потратить время на подбор стекляшек заранее, чем тратить его на исправление кривизны при настройке уже смонтированного усилителя. Особенно это касается схем, в которых реализованы непосредственные связи и каскодное включение триодов.
Евгений Бортник, Красноярск, Россия, февраль 2017