DiY: EL84 SE egyszerű csöves erősítő

Korábban már próbálkoztam kisebb csöves erősítővel ( ECL86 SE ), és utánépítettem egy CHZ féle ECL86 PP-t. Igazából itt már meg is fogott az egész „csöves” világ, de az után építgetést nem érzem elég nagy kihívásnak, így nekiálltam egy saját tervezésű egyszerű erősítő fejlesztésének.

A végfokozat felépítését tekintve Single Ended, azaz A osztály. A osztályú üzemet feltételezve a pentóda kb. ~40% hatásfokkal üzemel, ami annyit jelent, hogy a végcső maximális anód disszipációjának (12W) 40%-a vehető ki hasznos teljesítményként. Ez alapján a maximális kivehető teljesítmény 4,8W, amiből még lejön a kimenő transzformátor vesztesége, ami kb 80% hatásfokkal számolva 3,8W.

SE erősítőknél fokozottan figyelni kell a tápegység, a negatív előfeszültség minőségére. Minden tápegységben megjelenő zaj a kimenetre kerülhet, főleg ha az anódkövető meghajtó fokozat anódfeszültsége a kelleténél zajosabb.

A végfokozat több lokális és átfogó negatív visszacsatolást tartalmaz. Végcsőnek EL84-es pentódát alkalmaz, amely pentóda üzemmódba van kötve. Meghajtásnak egy ECC83 kettős trióda egyik triódáját alkalmazza anódkövetőként. Egyenirányítás szerepét egy EZ81 cső tölti be, így nincs szükség egyéb lágyindító elektronikára.
Kimenő transzformátor egy EI92 vasmagra készült 5,2K – 8ohm illesztéssel. A túlméretezett kimenő transzformátornak köszönhetően a mély hangok átvitele nem fog problémát okozni.
Végcső nyugalmi árama 45mA, ami kb -7V negatív előfeszültségnél áll be.

A negatív előfeszültség előállítása az elektroncső fűtő feszültségének kétszerezésével történik. Nem stabilizált, így a hálózati feszültség változásával változik a negatív előfeszültség. Növekvő hálózati feszültségtől növekszik az anódfeszültség, és a negatív előfeszültség is, így a nyugalmi áram közel stabil marad. Anód áram megfutás ellen véd az egyenirányító cső viszonylag nagy belső ellenállása, amin növekvő anódáram esetén nagyobb feszültség esik, így csökken az anódfeszültség és vele az anódáram is.

Az erősítőt éleszteni, és nyugalmi áramát beállítani csak akkor lehet, ha mindkét végcső a helyén van. Egy végcső esetében a kisebb anódköri áram miatt az egyenirányító csövön kisebb feszültség esik.

Miért A osztály?

Otthoni zenehallgatásra nagy érzékenységű hangsugárzók mellett elég kisebb teljesítmény is. Az "A" osztályú erősítőkben az erősítendő jel, a teljes periódusa alatt egy aktív elemmel találkozik egy fokozaton belül. Tehát ha szinuszos jelről beszélünk a teljes (pozitív és a negatív) jelperiódus alatt folyik áram az aktív eszközön. Így más osztályokhoz képest torzítás csak az aktív elemen keletkezik, amihez nem adódik más járulékos torzítás, mint például a "B" osztályú erősítők keresztezési torzítása.

Negatív előfeszültség

A végcsövek munkapont beállításáért felelős. Erre a célra most nem katód ellenállást, hanem külön tápágat használtam. Így a végcsövek nyugalmi árama válogatás nélkül is szimmetrikusan beállítható és stabil. Hátránya, hogy idővel után kell állítani.

A végcső munkapontja -7V negatív előfeszültség körül van, így a 6,3V-os fűtésre elég egy szimpla feszültség kétszerező. Szűrésére figyelni kell, hiszen közvetlenül a végcső vezérlő rácsára csatlakozik. Minden zaj, ami ezen a fokozaton átjut, a kimenetre kerül.  Rács előfeszültség beállításához nagyon kis áram szükséges. ( <1mA). Stabilizálni nem szükséges. Stabilizálás nélkül minimálisan kompenzálja a nagyobb hálózati feszültség miatti nagyobb anódfeszültséget.

Megfelelő negatív előfeszültséget egy egyszerű trimmer potenciométerrel állíthatjuk be ( P1 / P2 ). Lehetőleg jó minőségű, és több fordulatú (helitrimmer) potenciométert kell használni.

Anód táp:

EZ81 egyenirányító csövön 90mA terhelés hatására kb 60V feszültség fog esni. Egyenirányító csőre katalógus alapján közvetlenül max 50uF szűrő kondenzátort köthetünk (C9). 47uF magában kevés lenne szűréshez. A nagyobb kondenzátor elé be kell kötni valamilyen áramkorlátozó elemet, ami lehet ellenállás (R17, R18) vagy fojtó tekercs. Kapcsolási rajzon ellenállás van, de megépítéshez sikerült szereznem 2 darab 5H-s fojtó tekercset.
                A fűtő feszültséget sokan egyen irányítják és stabilizálják, de itt erre nincs szükség. Közvetett fűtésű csöveknél a katódnak van akkora hő tehetetlensége, hogy a pillanatnyi feszültség ingásokat kikompenzálja. Az elektroncsövön belül lévő fűtőszálat sodorva helyezik el a katódban, ezzel megszüntetik a szórt mágneses teret (különböző irányú fluxusok kioltják egymást). Jól méretezett fűtő trafó ( vagy szekunder tekercs ) esetében a hálózati feszültség megengedett változása sem fog problémát okozni, mert a fűtőfeszültség a névleges érték (6,3V) +-10%-án belül marad.
                Egyenirányító cső fűtését  külön szekunder tekercsről biztosítjuk. A csövek fűtése és katódja között van egy megengedett (általában 200V körüli) maximális feszültség, ami fölött a cső már átüthet. Az egyenirányító cső katódja pozitív tápfeszültséghez közeli (~250V), a többi cső katódja testponthoz közeli (0V).

Végfokozat

                Egy alapkapcsoláshoz képest ez kicsit eltúlzott kapcsolás. Kis teljesítményű csöveknél nemigen szoktak külön negatív rács előfeszültséget használni, hanem egy katód ellenállással megoldják a rajta eső feszültség segítségével. JLH könyve alapján katód ellenállás elhagyásával, és negatív rács előfeszültséggel kicsit nagyobb teljesítmény vehető ki alacsonyabb torzítás mellett.
                Az erősítő egyik tanárom javaslata alapján lett tervezve. Ez annyiról szól, hogy a visszacsatolással a sávszélességet növeljük, majd a hangszóró előtt ezeket linearizáljuk. Az így keletkezett torzítás elméletileg kellemes, és nagyobb hangerő érzetét kelti. A kapcsolásból ez egyszerűen kivehető. R13 C6 R15 C33 helyére csak egy 2-3,3K-s ellenállást kell beültetni és C34 R16 C8 L1 alkatrészeket kihagyni.
                Alkatrészek minőségére három ponton érzékeny a kapcsolás. Első és a legfontosabb a kimenő transzformátor. Érdemes túlméretezni a vasmagot a jó mélyátvitelért, és rétegesen tekercselni a jobb magas átvitelért. Persze használható rádióból bontott kimenő transzformátor is, a negatív visszacsatolás valamilyen szinten képes kompenzálni egy gyengébb transzformátor átvitelét.
Másodikként a két cső közötti csatoló kondenzátorra érdemes figyelni. Értéke 330kOhm-os rácslevezető ellenállás mellett minimum 22nF ( -3dB-es pont 21Hz-en ). Feszültségére figyelni kell, mert ha az előerősítő cső megszakad, akkor ezen a ponton 250 volt jelenhet meg, ami a kondenzátort átütheti. Ez a végerősítő csőre is károsan hatna. Én ide egy orosz 47nF 400V olaj-papír kondenzátort használtam.
Harmadik alkatrész, ami jelentősen befolyásolja a hangminőséget a meghajtó trióda katód komplexumában lévő C5 kondenzátor. Az alacsony feszültség miatt ( max 2V ) olcsón beszerezhető jó minőségű kondenzátor. Mértre 10uF 16V elegendő ( -3dB 13Hz ).

Kimenő transzformátor

5,2Kohm : 8ohm.

Vasmagból, ha nem esünk túlzásokba, akkor már a 20-30 Watt körüli magokra meg lehet tekerni a kimenő transzformátort. Légrésből 0,1-0,2mm elegendő.

Kimenő trafót egy aukciós oldalon vásároltam. Eszközök és anyag hiányában ez jóval olcsóbb megoldásnak tűnt. Szép méretes vas, de a tekercselés hagy maga után némi kivetni valót.

Építés

Ezzel a cikk nem fog véget érni. Sajnos időhiány miatt a dobozolás mindig elhúzódik, így általában építményeim eleinte szó szerint deszkamodellként élik napjaikat. Ez az építményem is egy darabig doboz nélkül lesz, de már működik, és hallgatható.

Pár alkatrész összegyűjtve az építéshez. Mikor így összeszedtem az alkatrészeket, akkor jöttem rá, hogy nincs itthon EZ81 egyenirányító csövem. Majd a dobozolással együtt, addig meg kicsit kiherélten, de el fog döcögni egy EZ80-al is. Ez az erősítőre nézve annyit jelent, hogy a tervezettnél kisebb nyugalmi árammal, és kisebb anód feszültséggel tud üzemelni.

A vasalásos módszerrel elkészített nyák. Sikerült már szebben is, de célnak megfelel. Kimaratás után jöttem rá, hogy az UL kivezetés feliratait le kell kaparnom, mert átütés veszély áll fenn két helyen.

Festve és kifúrva

Beültetve.

Nyák másik oldalára kerültek fel a csövek, így a csövek által termelt hő nem melegíti annyira a környező alkatrészeket, és szépen ki lehet őket lógatni a doboz tetején.

Ideiglenes dobozolás, még használt csövekkel. Az erősítő elsőre gond nélkül indult. Sajnos EZ81 hiányában 250V 45mA helyett 200V 30mA-ről megy a végfok ( Pa=6W Pki_(elméleti)~2,4W Pmért=2,3W ).
Hangja így is nagyon szép, dinamikus, a hangtér pontos. Szimmetrikus felépítés miatt a két csatorna jelútjai közel azonosak.