| Rys.0 |  |
Powrót do strony głównej Przedwzmacniacz Odwracacze fazy Polaryzacja lamp mocy Transformator wyjściowy Zasilacz Miscellanea Kilka słów o mnie
Ostatnia aktualizacja : 06-09-18
Najczęściej używanymi we wzmacniaczach gitarowych lampami mocy są tetrody strumieniowe i pentody. Do pierwszych należy 6V6, jej mocniejsza wersja 6L6 z całą rodziną klonów - KT 66, KT 88, 6AL6, 5881, 6550, 7027. Do drugich EL84, EL34, -37, -38. Obecnie wytwarzane są w Chinach, Rosji (Reflector/Sovtek w Saratowie, Svetlana w St.Petersburgu), Słowacji (Cadca JJ Electronic d.Tesla), Czechach i w Nowej Jugosławii (EI Nis). Kilku niewielkich producentów wznowiło działalność w USA. Lampy wyprodukowane w minionych latach przez RCA, General Electric, Siemensa, Mullarda, Brimara, Phillipsa, etc., określane są mianem NOS (New Old Stock), inaczej: nieużywane, dawne, składowane. Są to najczęściej lampy bardzo dobrej jakości, jednak niezwykle drogie, szczególnie jeśli poddano je procedurze dobierania w pary - pod względem równości parametrów (MATCHING). Osobnym problemem, niestety całkowicie pomijanym we wszelkiego rodzaju reklamach, zestawieniach, itd., jest to, czy owe lampy poddawane są dość skomplikowanemu procesowi trenowania, obowiązującemu np. w zastosowaniach militarnych. Lampy obecnie wytwarzane prezentują bardzo zróżnicowaną jakość. Paradoksalnie, nie zawsze niska jakość idzie w parze ze słabymi walorami odsłuchowymi. Stosunkowo ,,cienkie'' pod względem trzymania parametrów lampy chińskie dają bardzo dobre końcowe brzmienie. Wiodące wydają się być fabryki rosyjskie, choć np. nasi południowi sąsiedzi sprzedają swoje E34L takim firmom jak Marshall, Engl czy Groove Tubes. Ogólne pogorszenie jakości ma swoje źródło w nieprzestrzeganiu bardzo ścisłych reżimów technologicznych i braku konkurencji. Choć pozornie lampa wydaje się być przyrządem wręcz prymitywnym w porównaniu do np. układu scalonego, to jednak aby mogła długo pracować i "trzymać" parametry musi być wykonana niezmiernie precyzyjnie, przy użyciu deficytowych surowców, często bardzo toksycznych i ręcznie składana z kilkudziesięciu drobnych elementów przez wysoko kwalifikowany personel. Odgazowanie metalowych części, aktywacja katody, czystość surowców i samego środowiska wytwórni, itp., mając ogromny wpływ na utrzymanie próżni, stanowi również nie lada problem. Wysoka jakość "starych" lamp brała się z faktu, że w okresie zimnej wojny (tak, tak), cała ówczesna elektronika wojskowa oparta była o przyrządy próżniowe. Musiały więc one spełniać bardzo zaostrzone normy. Niech przykładem będzie ulepszony klon 6L6, lampa 5881, której miliony egzemplarzy "pełniły służbę" w układach serwomechanizmów bombowców B-52. To z tamtych czasów pochodzą lampy z anodami wykonanymi z kilku warstw różnych metali lub grafitu, posiadające tzw. napinane siatki i trwałość katod rzędu 10000 godzin. Dzisiejsze kopie są niekiedy bardzo odległe od pierwowzorów, dlatego zalecana jest daleko idąca ostrożność podczas uruchamiania układu oraz traktowanie danych podawanych przez producentów z rezerwą. Mimo to, amerykańskie i zachodnioeuropejskie firmy kupują przysłowiowy ''wagon" lamp, nazywanych żartobliwie "cheapies", które następnie poddają w/w procesowi, zestawiając w pary lub kwartety jedynie lampy dobre. Koszt takiej pary waha się między 25 - 60$ w przypadku EL 34, a nawet do 100$ za parę 6L6 lub 6550. Niekiedy można jeszcze nabyć na giełdach lampy specjalnej jakości, np. 6P3S-E lub E34L, przewyższające parametrami lampy standardowe. Pocieszający jest fakt, że obecnie działający wytwórcy czując przysłowiowy oddech konkurencji coraz bardziej starają się "dopieścić" klientów konstruując swoje własne EL34 w oparciu o najlepsze wzorce - np. Mullarda czy Siemensa. W rezultacie znów pojawiły się lampy z pozłacanymi siatkami sterującymi, grafitowanymi S2 i laminowanymi anodami.
Tetrody strumieniowe i pentody są lampami pięcioelektrodowymi i dlatego często ze sobą mylone, choć mogą się wzajemnie zastępować, oczywiście po korekcji napięcia polaryzacji wstępnej (bias) i ewentualnej zmianie wartości rezystorów siatek ekranowych S2. Zdarza się jednak, że pentoda - np. EL34 - ma za swój dokładny odpowiednik tetrodę - 6CA7 (inna podobna para to EL37 i KT66). Istotna różnica zawarta jest w ich strukturze wewnętrznej. Tetrodę strumieniową można uznać za pentodę o odmiennej konstrukcji siatki trzeciej. W obydwu typach lamp chodzi jednak głównie o to samo - redukcję niekorzystnego zjawiska dynatronowego (czyli wtórnej emisji elektronów z anody) i zmniejszenie pojemności pomiędzy anodą i siatką sterującą. Tetroda strumieniowa posiada:
W pentodzie, zamiast płytek, istnieje trzecia - dodatkowa siatka S3, zwana siatką hamującą (supressor grid). Zwykle płytki formujące w tetrodach lub siatka trzecia w pentodach łączone są bezpośrednio z katodą wewnątrz lampy lub przewodem na zewnątrz, na podstawce. Katoda tetrody zazwyczaj jest płaska, pentody owalna. W tetrodzie zwoje obydwu siatek pokrywają się i mają ten sam skok. W pentodzie każda siatka ma inną ilość nie pokrywających się zwojów. Te różnice powodują, że do poprawnej pracy tetroda potrzebuje znacznie mniejszego prądu siatki ekranującej, jej charakterystyki wznoszą się korzystnie bardziej stromo, łatwiej jest w nich uzyskiwać duże wartości prądu anody. Ponieważ obwód siatki ekranującej tetrody jest mniej krytyczny niż w pentodzie, lampy te trudniej ,,wpadają'' w przesterowanie, ich odpowiedź na pobudzenie sygnałem w funkcji częstotliwości istotnie różni się od analogicznej charakterystyki pentod. Należy pamiętać, że prąd płynący przez lampę wybitnie zależy od potencjału siatki drugiej (przy Ua=const.) i w znikomym stopniu od napięcia anody (przy Us2=const.). To właśnie ta cecha pentod i tetrod jest odpowiedzialna za generowanie nieparzystych harmonicznych - głównie trzeciej - oczywiście w układach push-pull. Umożliwia jednak stosowanie np. przełącznika mocy wyjściowej przełączającego tylko anody na napięcie znacznie wyższe od potencjału S2 bez konieczności ingerencji w obwód ujemnego przedpięcia S1(bias). Najogólniej rzecz ujmując - przesterowane tetrody charakteryzują się ostrym obcinaniem (hard clipping) a pentody miękkim (soft clipping). Dobrze zrównoważony układ przeciwsobny charakteryzuje się samoistnym zanikaniem parzystych harmonicznych, niezależnie od tego czy jako lampy końcowe pracuje para triod, tetrod, pentod lub tetrod i pentod w układzie triodowym. W przypadku czterech lub większej liczby lamp końcowych o poziomie drugiej harmonicznej decyduje głównie rozbieżność ich parametrów, jak i asymetria samego odwracacza fazy i transformatora wyjściowego. Tetrody strumieniowe (głównie KT66, KT88 i 6550), podobnie jak słynne triody 211, 300B lub 845 są z powodzeniem stosowane w najbardziej wyrafinowanych konstrukcjach Hi-Fi. Dokładne omówienie funkcjonowania lamp wykracza poza ramy niniejszych rozważań. Wśród klasycznych konstrukcji wzmacniaczy istnieje niepisany podział na wyposażone w 6L6 lub EL 34. Każdy typ lamp ma swój niepowtarzalny zespół parametrów rzutujących na ostateczne walory brzmieniowe. Niewątpliwie British Sound związany jest z lampami EL 84 i EL 34 (Vox, Marshall, Hiwatt), a cała gama Fenderów (od małych tweed'ów po blackface) zawdzięcza swój ,,amerykański'' charakter lampom 6V6 lub 6L6. W światku fanów lampowego brzmienia istnieje swoista moda na rankingi lamp pochodzących od różnych producentów. Z reguły wzorcem jest zestaw sprawdzonych lamp typu NOS, zamontowanych w klasycznym wzmacniaczu Fender lub Marshall, podłączonym do odpowiedniego zespołu głośników. Po zamianie na lampy współczesne, grupa muzyków, producentów wzmacniaczy i dziennikarzy periodyków o tematyce muzycznej, ocenia ich wady i zalety, używając oczywiście równie klasycznych Gibsonów i Fenderów.
Większość naturalnych uszkodzeń lamp sprowadza się do: a) utraty emisji katody, b) przepalenia włókna żarzenia, c) pogorszenia próżni w lampie, d) zwarcia lub uszkodzenia izolacji między elektrodami. Maksymalna temperatura bańki nie powinna przekraczać 220oC, o ile nie podano dla danego typu lampy innej wartości, przy temperaturze otoczenia 20oC. Nadmierny wzrost temperatury elementów lampy prowadzi do elektrolizy szkła i izolacji grzejnika, uwalniania się tzw. gazów okluzyjnych zawartych w częściach metalowych, których już śladowe ilości pogarszają próżnię, a w formie jonów, bombardując katodę, szybko skracają jej trwałość. Tzw. bombardowanie jonowe jest szczególnie nasilone po przekroczeniu dopuszczalnych napięć anody i siatki ekranowej. Sygnałem wskazującym na spadek próżni w lampie może być pojawienie się wokół katody delikatnej zielono-niebieskiej poświaty. Ostatnią deską ratunku może być natychmiastowe odłączenie napięcia anodowego i siatki ekranującej przy utrzymanym napięciu żarzenia i umożliwienie znajdującemu się wewnątrz lampy pochłaniaczowi (tzw. getter - lustrzana powłoka wewnątrz kulistego wierzchołka) wychwycenie szkodliwych jonów. Lampa, która utraciła próżnię jest bezużyteczna. Tu trzeba wspomnieć, że błękitne świecenie (Blue Glowing FAQ) na powierzchni (wewnętrznej) szklanej bańki, szczególnie w miejscach leżących naprzeciw otworów w anodzie oraz dyskretne świecenie wewnętrznej powierzchni samych anod jest zjawiskiem naturalnym i nie świadczy o nieprawidłowym funkcjonowaniu lampy. Bardzo korzystne jest wymuszenie chłodzenia za pomocą małego wentylatora. Dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie typowego "wiatraczka komputerowego" na 24VDC, ale zasilanie go napięciem 12VDC. Dzięki temu przy wystarczającej sile tłoczenia powietrza, będzie on znacznie cichszy.
Dla tetrod i pentod niebezpieczne jest odłączenie napięcia anody przy istnieniu napięcia na siatce ekranującej. Cały prąd, którego większa część trafia zwykle do anody (Is2=0,15-0,3 Ia), płynie wówczas przez siatkę ekranującą i jeżeli w jej obwodzie nie ma dostatecznie dużej oporności, wydziela się na niej znaczna moc, powodując wzrost jej temperatury, a tym samym wydzielanie się gazu z materiału, z którego jest wykonana, co oczywiście pogarsza próżnię. Bywa, że siatka ekranująca ulega stopieniu. W tym miejscu trzeba wspomnieć o konieczności stosowania przełącznika Standby. Jego obecność, umożliwiająca ok.1 minutowe nagrzewanie się katody i wszystkich wewnętrznych elementów, bez przepływu prądu przez lampę, znacznie przedłuża jej żywotność. Najczęściej jego rola polega na odcięciu napięcia zasilającego zarówno anody jak i siatki ekranowe, choć wystarcza tylko odcięcie zasilania siatek ekranowych. Z powodów wyżej opisanych złą metodą realizacji funkcji Standby jest odłączanie wyłącznie napięcia anodowego. Nie należy także zbyt długo zostawiać wzmacniacza na "biegu jałowym"! Uszkodzenie lampy wskutek przegrzania siatki drugiej jest zjawiskiem dość częstym we wzmacniaczach gitarowych. Niedopuszczalne jest odłączenie ujemnego napięcia siatki sterującej przy normalnych napięciach Ua i Us2. Prowadzi to do natychmiastowego uszkodzenia lampy wskutek gwałtownego przegrzania anody i wydzielenia się gazów okluzyjnych. Przy stosowaniu we wzmacniaczach w klasie B lub AB lamp o dużym nachyleniu charakterystyki Sa, oporność upływowa Rs siatek sterujących powinna być minimalna. Związane jest to z pojawianiem się prądu tych siatek w chwili, gdy amplituda sygnału sterującego przekracza bezwzględną wartość ujemnego napięcia siatki. Ma to miejsce szczególnie przy sterowaniu sygnałem sinusoidalnym. Prąd ten będzie ładował kondensator separujący do pewnego napięcia, przesuwającego niebezpiecznie punkt pracy w prawo. W skrajnych przypadkach prąd katody może narastać lawinowo doprowadzając do uszkodzenia lampy. Stąd stała czasowa RC w obwodzie siatki sterującej lampy mocy powinna być mniejsza niż 0,02. Niektórzy producenci stosują stałą RC = 0,01! We wzmacniaczach, w których zamierzenie przesterowujemy stopień mocy należy stosować rezystory Rs = 100k i kondensatory sprzęgające o wartości 22 - 47 nF!!! (vide Marshall Super Lead). Rezystory blokujące siatki sterujące, jak i siatki ekranowe powinny być przylutowane bezpośrednio do podstawki. Głównym celem stosowania rezystora blokującego siatkę sterującą S1(tzw.stopper) jest zabezpieczenie przed wzbudzaniem się stopnia mocy na zakresie w. cz. Nie mniej istotne jest redukowanie zjawiska określanego mianem blocking distortion, które zachodzi podczas przesterowania siatek sterujących. Pragnących dokładnego wyjaśnienia tego zagadnienia odsyłam na świetną stronę Aiken Amplification. Rezystory w obwodzie zasilania siatek ekranujących muszą być obliczone na dość duże obciążenie. Siatka S2 lampy EL 34 może oddawać moc do 12 W, dlatego ze względu na możliwość stałego przesterowywania lamp końcowych, najlepiej jest stosować osobne rezystory dla każdej siatki, o wartości 470-1000R/5-10W. Dzięki nim, podczas przesterowania powstaje niejako automatycznie, znaczny spadek napięcia zasilającego te siatki, przesuwający punkt pracy w lewo, tym samym ograniczający oddawaną moc. Takie rozwiązanie jest szczególnie korzystne w przypadku pracy w trybie triodowym, gdy S2 jest przyłączana przez ten rezystor do anody i bierze bezpośredni udział we wzmacnianiu sygnału. Ten mechanizm jest również odpowiedzialny za powstawanie słynnej ,,lampowej'' kompresji. Nie jest zalecanie montowanie współcześnie produkowanych lamp w pozycji poziomej lub pionowej ,,do góry nogami''. Zwyczaj ten utrwalił się w czasach (ok.1972r.), kiedy firma Fender stosowała w swoich produktach tetrody 6L6GC-STR, specjalnie dla niej opracowane, wytrzymujące napięcie anody do 500V i celowo do takiego montażu przystosowane. Jako ciekawostkę warto wspomnieć fakt, że pierwszy model 6L6, powstały w 1936r., posiadał metalową obudowę i moc zaledwie 12,5W.
W przypadku samodzielnego konstruowania wzmacniacza lampowego należy ściśle przestrzegać zasady nieprzekraczania dopuszczalnych parametrów, napięć i prądów poszczególnych elektrod, określonych w katalogach. Dotyczy to również napięcia żarzenia, które nie powinno różnić o +/- 5% od wartości 6,3V.Za małe napięcie żarzenia jest powodem "zatruwania" katody gazami szczątkowymi, tym znaczniejszego im niższa jest jej temperatura. Z takim zjawiskiem należy się liczyć w przypadku wzmacniaczy fabrycznie wyposażonych w przełączniki "dodające" pewną ilość zwojów do uzwojenia pierwotnego transformatora sieciowego. Jest to "sztuczka" nawiązująca do eksperymentów E.V.Halena z zasilaniem całego wzmacniacza obniżonym za pomocą autotransformatora (Variac) napięcia. Zwyczajowo na tylnym panelu znajdujemy wtedy przełącznik Variac Mode lub Spongy/Bold. Z kolei podwyższenie napięcia żarzenia już o 10% podnosi jej temperaturę o ok.3%,powodując jednocześnie 2-3 krotne skrócenie jej trwałości. Przekroczenie dopuszczalnego prądu katody jest równoznaczne z przekroczeniem dopuszczalnego prądu emisyjnego, określanego w mA/cm2, który dla większości spotykanych lamp wynosi 20-150mA/cm2, oraz wzrostem oporu skrośnego warstwy emisyjnej katody. Przykładowo, przy umiarkowanych gęstościach prądu emisyjnego trwałość katody wynosi ok. 5000 godzin. Po przekroczeniu 200mA/cm2 maleje ona gwałtownie, spadając przy wartości 600mA/cm2 do kilkudziesięciu godzin. Analiza wielu różnych schematów fabrycznych wzmacniaczy wiedzie do wniosku, że powstawały one w czasach, w których nie liczono się z problemem dostępności lamp! Lampa prawidłowo eksploatowana we właściwie zaprojektowanym i wykonanym obwodzie, w sposób naturalny, po kilku tysiącach godzin pracy, traci zdolność do prawidłowego funkcjonowania wskutek utraty emisji katody, spadku nachylenia charakterystyki, pojawienia się prądu jonowego siatki sterującej. W przypadku wzmacniaczy wyjątkowo ostro eksploatowanych, szczególnie gdy końcówka mocy jest głównym źródłem "przesteru" lampy mogą "paść" już po 100-200 godzinach! Przyjmuje się, że obniżenie parametrów o 10-25% czyni lampę niezdolną do dalszej eksploatacji. Wymiana powinna obejmować cały komplet, gdyż pozostawienie np. jednej pozornie dobrej lampy spowodować może przyspieszone zużycie pozostałych. Ponadto zachwiana zostanie bardzo istotna dla układu przeciwsobnego symetria. W przypadku nie posiadania lamp firmowo dobieranych w pary (matched tubes), ale przynajmniej z jednej serii, od jednego producenta i gdy nie dysponujemy odpowiednim miernikiem (np. P-508), można je zgrubnie ,,rozstawić'' poprzez pomiar napięcia na rezystorze katodowym np.10R/1%,przy ustalonym, jednakowym ujemnym napięciu siatek sterujących. Zasadą może być (w przypadku czterech lamp) wstawienie np. do ,,wewnątrz'' dwóch lamp o największym prądzie katody, a na ,,zewnątrz'' o najmniejszym. Z kolei w parze po stronie np. prawej powinny się znaleźć lampy o większym prądzie, a po stronie lewej o mniejszym. Taka konfiguracja umożliwi ustawienie przyzwoitej symetrii i równomierną dystrybucję oddawanej mocy. Różnica sumarycznego prądu na biegu jałowym obydwu par nie powinna przekraczać 5-10 mA. Asymetria powyżej 10mA zaowocuje wyraźnie słyszalnym przydźwiękiem 100Hz.W amatorskich konstrukcjach można z powodzeniem stosować całą gamę lamp, zwykle nie spotykanych w konstrukcjach profesjonalnych. Od małych, typu trioda-pentoda ECL(PCL)82,-85,-86; pentod EL(PL)81,E84L,EL86, po duże, stosowane jako wzmacniacze odchylania poziomego w starych typach telewizorów EL(PL)36, EL(PL)500,-504, E130L, czy rosyjską 6P45S. Te ostanie są - w przeciwieństwie do EL34 - lampami "prądowymi", o znacznym dopuszczalnym prądzie katody, sięgającym nawet 400mA! Posiadają także wyprowadzoną na wierzchołku bańki anodę, co czyni je odpornymi na przebicie izolacji cokołu, przy wysokich napięciach anodowych.
W Tablicy nr 1 przedstawione są typowe parametry robocze najczęściej spotykanych lamp głośnikowych. Kolejne diagramy (Rys.1...5) ilustrują podstawowe konfiguracje stopnia mocy dla lamp EL34. Jak widać są to układy zarówno o polaryzacji automatycznej - katodowej - (Rys.1 i 2), jak i stałej - zewnętrznej (Rys.3,4,6). Dla lamp innych typów można z powodzeniem stosować te same konfiguracje. Oprócz niezbędnych danych liczbowych, tablica ta jest nieocenionym źródłem informacji potrzebnych do obliczenia transformatora wyjściowego.
Tablica 1.
| Typ | Uf | If | Kl. | Ub/a | Ua | Ub/g2 | Rg2 | Ug2 | Ug1 | Ia | Ig2 | S | Ri | Rk | R0 | P0 | ~Ug1 | h |
| V | A | V | V | V | ohm | U | V | mA | mA | mA/V | kohm | ohm | kohm | W | ~V | % | ||
| EL34 | 6,3 | 1,5 | 1A | 265 | 250 | 265 | 2000 | 235 | -14,5 | 70-73 | 10-15 | 9 | 18 | 3 | 8 | 9 | 10 | |
| 1A | 265 | 250 | 265 | 0 | 265 | -13,5 | 100-105 | 14,9-29 | 11 | 15 | 2 | 11 | 8,7 | 10 | ||||
| AB | 430 | 1000 | 425 | 62-65x2 | 5-5,1x2 | Rys.1 | 470 | 6,6 | 20 | 16 | 0,8 | |||||||
| AB | 430 | 1000 | 425 | 62-70x2 | 5-7,5x2 | Rys.1 | 470 | 6,6 | 37 | 26 | 1,3 | |||||||
| AB | 375 | 315 | 375 | 470 | 324 | 75-95x2 | 11-22x2 | Rys.2 | 130 | 3,4 | 35 | 21 | 5 | |||||
| B | 350 | 325 | 350 | 470 | 327 | -32 | 35-95x2 | 5-25x2 | Rys.3 | 3,8 | 36 | 23 | 6 | |||||
| B | 375 | 350 | 375 | 470 | 352 | -32 | 35-120x2 | 5-25x2 | Rys.3 | 2,8 | 44 | 23 | 5 | |||||
| B | 400 | 375 | 400 | 1000 | 350 | -38 | 30-100x2 | 4,5-25x2 | Rys.3 | 4 | 45 | 27 | 6 | |||||
| B | 425 | 400 | 425 | 1000 | 375 | -38 | 30-120x2 | 4,5-25x2 | Rys.3 | 3,4 | 55 | 27 | 5 | |||||
| B | 475 | 450 | 375 | 750 | 338 | -36 | 30-102x2 | 4-25x2 | Rys.4 | 5 | 58 | 26 | 6 | |||||
| B | 500 | 475 | 400 | 750 | 363 | -36 | 30-125x2 | 4-25x2 | Rys.4 | 4 | 70 | 26 | 5 | |||||
| B | 750 | 725 | 375 | 750 | 347 | -39 | 25-84x2 | 3-19x2 | Rys.4 | 11 | 90 | 23 | 6 | |||||
| B | 800 | 775 | 400 | 750 | 372 | -39 | 25-91x2 | 3-19x2 | Rys.4 | 11 | 100 | 25 | 5 | |||||
| 1A | 375 | 348 | triode mode | 70-73,5 | Rys.5 | 370 | 3 | 6 | 19 | 8 | ||||||||
| AB | 400 | 370 | triode mode | 65-71x2 | Rys.5 | 220 | 5 | 16,5 | 22 | 3 | ||||||||
| 6L6GC | 6,3 | 0,9 | 2A | 270 | 270 | 67-73x2 | 5,5-8,5x2 | 5,7 | 22 | 124 | 5 | 18 | 14 | 2 | ||||
| 2A | 360 | 270 | -22 | 44-66x2 | 2,5-7,5x2 | 6,6 | 26 | 22 | 2 | |||||||||
| B | 360 | 225 | -18 | 39-71x2 | 1,7-5,5x2 | 6 | 31 | 26 | 2 | |||||||||
| B | 360 | 270 | -22 | 44-130x2 | 2,5-8x2 | 3,6 | 47 | 36 | 2 | |||||||||
| AB2 | 400 | 300 | -25 | 51-115x2 | 3-10x2 | 3,8 | 60 | 80 | 4 | |||||||||
| AB1 | 450 | 400 | -37 | 58-105x2 | 2,8-11x2 | 5,6 | 55 | 70 | 1,8 | |||||||||
| E130L | 6,3 | 1,7 | B | 300 | 150 | -17 | 80-180x2 | 2,5-22x2 | 25 | 10 | 1,6 | 60 | 9 | 5 | ||||
| EL156 | 6,3 | 1,9 | B | 800 | 359 | -24 | 45-120x2 | 5-25x2 | 12,5 | 25 | 9,5 | 130 | 18 | 6 | ||||
| 6550 | 6,3 | 1,6 | B | 600 | 300 | -33 | 50-140x2 | 1,5-16,5x2 | 11 | 12 | 5 | 100 | 33 | 3,5 | ||||
| LEGENDA | ||||
| Uf | - napięcie żarzenia | Ia | - prąd anody min-max | |
| If | - prąd żarzenia | Ig2 | - prąd siatki ekranującej min-max | |
| Kl. | - klasa | S | - nachylenie charakterystyki | |
| Ub/a | - napięcie zasilacza anodowego | Ri | - oporność wewnętrzna lampy | |
| Ua | - napięcie anody | Rk | - wartość rezystora katodowego | |
| Ub/g2 | - napięcie zasilacza siatek ekranowych | R0 | - oporność obciążenia lampy (inaczej Ra-a) | |
| Rg2 | - wartość rezystora o obwodzie siatki ekranującej | P0 | - użyteczna moc wyjściowa (inaczej Pwy) | |
| Ug2 | - napięcie siatki ekranującej | ~Ug1 | - napięcie sygnału | |
| Ug1 | - ujemne napięcie siatki sterującej(BIAS) | h | - zniekształcenia całkowite | |
Układ oraz przyjęta powszechnie numeracja elektrod pentody i tetrody strumieniowej pokazane są na poniższym Rys.0. Jak widać, czerwoną linią siatka S3 (supressor grid) połączona jest z katodą. Zazwyczaj w tetrodach strumieniowych (6L6, 6550) to połączenie znajduje się wewnątrz bańki lampy, nie ma więc potrzeby dodatkowego lutowania na podstawce. W przypadku EL34 takie wewnętrzne połączenie nie istnieje - a więc krótkim odcinkiem przewodu łączymy właściwe końcówki na podstawce lampy (8 i 1). Niżej przedstawione diagramy w celu zwiększenia przejrzystości rysunków tego połączenia nie zawierają, ale oczywiście w "żywym" układzie jest ono konieczne! (for newbies)
| Rys.0 | |
Przykładowy sposób połączenia osadzonej bezpośrednio w chassis ceramicznej podstawki oktal dla lampy EL34 pokazany jest poniżej. Krótkie odcinki przewodów (żółty) łączące PCB z końcówkami stanowią "bufory" zapobiegające wyłamywaniu się. Przewód żarzenia (niebieski) w formie skrętki poprowadzony jest pod PCB i bezpośrednio przytwierdzony do chassis silikonem. Dzięki temu oddalony jest od wrażliwych obwodów siatek sterujących o co najmniej 15mm. Pomiędzy końcówką 1 i 8 widoczny jest łączący mostek. Końcówka 6 pozostaje wolna, choć w niektórych konstrukcjach bywa wykorzystywana jako wspornik dla RS2 lub stoppera, czego jednak nie polecam.
| Fot.1 |  |
Układ ultralinear przedstawiony jest na Rys.1. Jak wiadomo, możliwe są zasadniczo trzy sytuacje - pierwsza, gdy siatki ekranowe poprzez rezystory Rg2 podłączone są do źródła napięcia stałego, np. do środkowego odczepu transformatora wyjściowego (tu 430V). Mamy wtedy do czynienia z typowym układem pentodowym. Druga, gdy siatki ekranowe podłączone są przez rezystory do anod - jest to układ triodowy. I wreszcie sytuacja pośrednia, gdy siatki ekranowe podłączone są do odpowiednich odczepów uzwojenia pierwotnego transformatora wyjściowego. Układ ultralinear łączy w sobie pozytywne właściwości trybu triodowego i pentodowego - możliwe jest uzyskanie znacznie większej mocy, niż w trybie triodowym, przy jednocześnie znacznie mniejszych zniekształceniach, niż w trybie pentodowym. Doświadczalnie ustalono, że optymalne odczepy dla lamp EL34 powinny znajdować się w punkcie stanowiącym 43% liczby zwojów licząc od środka uzwojenia. Dla 6L6 będzie to wartość z przedziału 20-40%. Układ ultralinear jest bardzo rzadko spotykany we wzmacniaczach gitarowych (Sunn Model T - lampy 6550), stosowany był głównie w piecach basowych (np. Fender Bassman 135 - lampy 6L6,Sunn Model 2000S - lampy 6550). Należy pamiętać o istotnym ograniczeniu, jakim jest maksymalne dopuszczalne napięcie siatek ekranowych S2, dla EL34 wynoszące 425V, a "w porywach" do 450V. Dla dobrej jakości 6L6 dopuszczalne jest napięcie 450-500V. Możliwa jest także praca pojedynczej lampy końcowej w klasie A w trybie ultralinear.
| Rys.1 |  |
Na Rys.2 przedstawiony jest typowy układ przeciwsobny push-pull w klasie AB, z katodową polaryzacją siatek sterujących (Cathode Bias). Maksymalne dopuszczalne napięcie zasilania wynosi 425V. W przypadku zastosowania tej konfiguracji we wzmacniaczu gitarowym, lepiej zastosować dwa oddzielne rezystory Rg2 o wartości 1k/2W każdy. Dobierając wartość rezystora katodowego (drutowy, co najmniej 10W, z przesuwanym odczepem) można ustawić klasę A lub AB. Natomiast nie jest możliwe ustawienie klasy B.
| Rys.2 |  |
Na Rys.3 przedstawiony jest typowy układ przeciwsobny push-pull w klasie B lub AB z zewnętrzną stałą polaryzacją siatek sterujących (Fixed Bias). Dopuszczalne napięcie zasilania 425V, "w porywach" do 450V. Podobnie jak w powyższym przykładzie warto zastosować osobne rezystory do każdej siatki ekranowej. Zmieniając wartość ujemnego napięcia biasu można także ustawić klasę A, zwracając jednak baczną uwagę na nieprzekroczenie dopuszczalnej mocy admisyjnej anod.
| Rys.3 |  |
Na Rys.4 przedstawiony jest typowy układ przeciwsobny push-pull w klasie B lub AB z zewnętrzną stałą polaryzacją siatek sterujących (Fixed Bias). Dopuszczalne napięcie zasilania 800V dzięki oddzielnemu zasilaniu anod i siatek ekranowych (teoretycznie, ze względu na nienajlepszą jakość lamp obecnie produkowanych). Tylko egzemplarze EL34 produkowane przez nieliczne firmy (Siemens, Phillips, Mullard) wytrzymywały 800V na anodach, dzięki laminowanej, trójwarstwowej konstrukcji anody. Taka konfiguracja umożliwia zastosowanie przełącznika zwiększającego/redukującego moc wyjściową poprzez przełączanie samych anod z napięcia np. 425V na np. 550V. Wówczas siatki ekranowe pozostają na stałym potencjale 425V. Większość wzmacniaczy do gitar basowych o dużych mocach (do 300W - Fender Rumble Bass, Sunn - 300T, Ampeg SVT Classic) ma właśnie ten układ z zastosowaniem lamp 6550 lub KT88.
| Rys.4 |  |
Praca tetrod lub pentod w konfiguracji triodowej może być doskonałą alternatywą dla często spotykanego przełącznika redukującego moc wyjściową poprzez zwykłe odłączenie dwóch spośród czterech katod lamp mocy (np. Power 100/60W Switch). Odłączenie katod dwóch lamp lub ich wyjęcie nie należy do najszczęśliwszych rozwiązań, choćby z powodu pojawiającego się w takich warunkach znacznego niedopasowania impedancji obciążenia - jak wiadomo transformator obliczony jest dla czterech lamp. Ponadto możliwe jest znacznie szybsze zużycie pozostawionych lamp, zarówno jako następstwo przeciążenia, jak i niezamierzonego wzrostu prądu spoczynkowego. To drugie zjawisko wynika z faktu, że cztery lampy pobierają określony prąd spoczynkowy z zasilacza anodowego, co przy ustalonym, właściwym napięciu biasu, napięciu na anodach i siatkach ekranowych nie jest niczym niezwykłym. Jednak po odłączeniu dwóch lamp prąd pobierany z zasilacza ma wartość mniejszą o ok. połowę. Wzrasta więc napięcie na anodach, ale to wzrost napięcia na siatkach ekranowych S2 przy nadal stałym napięciu biasu decyduje o wzroście (nawet znacznym) spoczynkowego prądu katod. Istotnym szczegółem różniącym triody (lub pentody/tetrody w konfiguracji triodowej) od pentod/tetrod, jest znacznie mniejsza wrażliwość tych pierwszych na zmiany impedancji obciążenia, i to w dość dużych granicach. Zastosowanie więc przełącznika Triode/Pentode Mode nie tylko zaowocuje realnym i "zdrowym" spadkiem mocy do ok.40%, ale także istotnie, korzystnie wpłynie na poszerzenie walorów brzmieniowych wzmacniacza, szczególnie wtedy, gdy konfiguracja triodowa polaryzowana jest do klasy A.
| Rys.5 |  |
Wiodąca w "kombinowaniu" z klasycznym push-pull, a jednocześnie niezwykle literacko uzasadniająca swoje pomysły f-ma Mesa/Engineering opracowała kilka dość ciekawych rozwiązań stopnia mocy. Na Rys.6 pokazany jest układ Simul-Class, znany choćby ze stereofonicznej końcówki 2:Ninety, a wcześniej - z Mark IV, w których cztery lampy mocy, jednocześnie pracują parami odpowiednio w klasie A (V1, V2) oraz AB (V3, V4). Jak łatwo zauważyć V1 i V2 połączone w układ triodowy otrzymują napięcie biasu (-47V) z dzielników R3, R7 i R5, R8. Także rezystory siatek ekranujących (R9, R10) tej pary mają znacznie większe wartości niż analogiczne w siatkach V3, V4 (R11, R12). Polaryzacja siatek sterujących V3, V4 dokonywana jest "pełnym" napięciem biasu (-57V). Ponadto anody "triod" pracujących w klasie A (V1, V2), jako nie wymagające wysokiej impedancji obciążenia podłączone są do dodatkowych odczepów transformatora wyjściowego 1 i 2 - w rezultacie do mniejszej liczby zwojów uzwojenia pierwotnego. Z kolei anody tetrod (pentod) V3 i V4 podłączone są odpowiednio do odczepów 3 i 4, gdzie większa liczba zwojów odpowiada większej impedancji należnej tetrodom (pentodom). Znana jest też wersja tego układu (Mark IV) z dodatkowym przełącznikiem załączającym siatki ekranowe lamp V1, V2 poprzez rezystory R9, R10 bezpośrednio do B+ (+450V) (Triode/Pentode Mode), a to w celu zwiększenia mocy wyjściowej o kilkanaście watów. Zaletą konfiguracji Simul Class ma być znaczna redukcja niepożądanych zniekształceń skrośnych (crossover distortion) jakie zwykle generuje para V3, V4 pracująca w trybie pentodowym i w klasie AB podczas przesterowania całej końcówki mocy. "Zbiasowane" wówczas w klasie A "triody" V1, V2 same nie generując tych zniekształceń, kompensują te wprowadzane przez V3, V4. Inną podnoszoną zaletą jest oszczędna eksploatacja lamp - "triod" ze względu na ich niepełne i stosunkowo niewielkie obciążenia nawet przy pełnym wysterowaniu, pentod - ze względu na pracę z celowo ustawionym w kierunku klasy B prądem spoczynkowym. Inną cechą układu jest wcześniejsze obcinanie (clipping) sygnału przez "triody". Przełącznik SW1 w pozycji otwartej zapewnia pracę stopnia mocy w klasie A lamp V1 i V2 w konfiguracji triodowej. Uzyskana moc, to ok. 30W. W pozycji zamkniętej mamy wyżej opisaną Simul Class, z łączną mocą ok. 75W. Jeśli dodatkowo siatki ekranowe V1 i V2 przełączone zostaną do +B, to moc wyjściowa wzrośnie do ok. 85W.
| Rys.6 |  |
Inna, dość osobliwa koncepcja pokazana jest na Rys.7. Jest to układ Progressive Linkage znany z modelu Blue Angel. Obrotowy trójpozycyjny przełącznik umożliwia wybór pomiędzy pracą lamp tylko 6V6 (tetroda strumieniowa), tylko EL84 (pentoda) lub obydwoma typami naraz. Oczywistą rolę we właściwym spolaryzowaniu lamp odgrywają dwa odpowiednio dobrane rezystory katodowe 75R i 270R. Wszystkie lampy spolaryzowane są w klasie A (Pure Class A Sound). W praktyce, oprócz zmiany mocy wyjściowej zależnej od aktualnej konfiguracji lamp, użytkownik ma do dyspozycji - wg zapewnień producenta - brzmienie typu British - dzięki lampom EL84 i American - oczywiście dzięki lampom 6V6. Odnośnie jednoczesnej pracy obydwu typów lamp, odsyłam zainteresowanych do materiałów reklamowych firmy :-)
| Rys.7 |
|
Układ Dyna Watt pokazany na Rys.8 jest kolejnym zmyślnym trickiem opracowanym przez Mesa/Engineering. Zastosowany został m.in. we wzmacniaczach Subway Blues, Subway Rocket, a także stereofonicznej końcówce mocy 20/20. Jest to przykład wzmacniacza o zmodyfikowanej odpowiedzi dynamicznej (modified dynamic response amplifier). Istotą sprawy, poza bardzo rozteoretyzowanym uzasadnieniem autora, jest zastosowanie nietypowego zasilacza siatek ekranowych lamp mocy i odwracacza fazy. W większości klasycznych konstrukcji, zarówno S2 lamp mocy, jak i sam inwerter zasilane są ze "sztywnego" źródła napięcia stałego, często wspólnego, którym zwykle jest prosty filtr typu pi RC lub LC .W przypadku Dyna Watt wymienione elementy otrzymują napięcie przez rezystor (a właściwie kilka rezystorów o większej mocy) o znacznie większej wartości, niż wynikałoby to z koncepcji zastosowania filtru RC w zasilaczu anodowym. Ten "rezystor" mający specjalnie dobraną do typu i ilości lamp wartość (a ściślej do natężenia prądu pobieranego łącznie prze siatki ekranowe S2), zazwyczaj ok. 5-6k dla pary EL84, wraz z następującym po nim, również dobranym kondensatorem elektrolitycznym C=30uF, ma stanowić swego rodzaju rezerwuar energii oddawanej podczas "przechodzenia" przez wzmacniacz transientów o dużej amplitudzie i nachyleniu. Stała czasowa RC jest tak dobrana, że kondensator bardzo łatwo doładowuje się w "przerwach" pomiędzy jednym uderzeniem w strunę a drugim. Jednoczesne spadki napięcia na S2 i odwracaczu fazy o ok. 50V sprawiają, że wzmacniacz ma naprawdę potężnego "kopa" mimo rzeczywistych 15-17W na parę EL84. Zwraca uwagę spora różnica w wartościach rezystorów anodowych odwracacza fazy, jego nietypowa polaryzacja oraz rozbudowana sieć rezystorów polaryzujących lampy mocy.
|
Rys.8 |
 |
Minus na S3. Nietypowy sposób podłączenia siatki hamującej S3 (supressor grid) pokazany jest na Rys.9. Przykład pochodzi ze wzmacniacza Custom Special YBA-3 amerykańskiej f-my Traynor. Zastosowane lampy 6CA7, będące odpowiednikiem EL34, są - jak widać - dość mocno "przewoltażowane", szczególnie dotyczy to zasilania siatek ekranowych S2 (screen grid). W celu zapewnienia większego, stabilizującego wpływu S3 na "wyżyłowane" warunki pracy lamp, jest ona podłączona nie tradycyjnie do katody, ale do ujemnego względem katody napięcia biasu, tu (-)50V. Taka konfiguracja możliwa jest do realizacji wyłącznie w przypadku nieistnienia połączenia katody i S3 wewnątrz lampy (patrz Rys.1), co oczywiście wyklucza np. 6L6/5881, EL84.
| Rys.9 |  |
Sterowanie wtórnikowe. We wzmacniaczach do gitar basowych, które często mają co najmniej trzy pary lamp w stopniu mocy, konieczne jest ich wysterowanie za pomocą źródła sygnału o małej impedancji wewnętrznej. Dlaczego? Istnieje kilka powodów, najważniejsze to: po pierwsze - połączenie ze sobą razem trzech, czterech, a nawet sześciu siatek sterujących po jednej stronie układu przeciwsobnego stanowi problem ze względu na ich malejącą sumaryczną impedancję wejściową, po drugie - pogarsza się stabilność układu wynikająca z interakcji pomiędzy poszczególnymi lampami, a ściślej prądami wstecznymi ich siatek sterujących "w okolicy zera potencjału" S1 i możliwości lawinowego narastania prądów katod, o ile siatki sterujące nie będą przyłączone do odpowiednio "sztywnego" i wydajnego prądowo minusa biasu, po trzecie - zwykły odwracacz fazy, z którego sygnał pobierany jest z wysokoimpedancyjnych anod, nie jest w stanie odpowiednio szybko i bez zniekształceń "dopompować" tak "trudnego" obciążenia. Smyczą, która jest w stanie okiełznać tę sforę jest wtórnik katodowy. Przypomnę tylko, że jego cechą charakterystyczną jest bardzo duży opór wejściowy, mały opór wyjściowy i wzmocnienie równe ok. 1. Tak więc wtórnik katodowy jest transformatorem impedancji i aby mógł spełniać należycie swoją rolę musi być poprzedzony stopniem (stopniami) o odpowiednio dużym wzmocnieniu. Na Rys.10 pokazany jest w uproszczeniu (!!!) dla zwiększenia przejrzystości schematu klasyczny już układ pochodzący z pierwszych wersji wzmacniacza Ampeg SVT Classic (SVT - Super Valve Technology). Praktycznie identyczne rozwiązanie znalazło zastosowanie w piecach innych firm - Fender - Rumble Bass 300W, Sunn - Bass300T i najprawdopodobniej Mesa/Boogie - Bass 400+. Triody V1 i V2 stanowią typowy tandem - wzmacniacz napięciowy V1 i odwracacz z dzielonym obciążeniem V2. Z inwertera sygnał podawany jest na kolejny stopień - odpowiednio dla obydwu faz - V3 i V4. Dopiero V5 i V6 w konfiguracji wtórnika katodowego wysterowują lampy końcowe. Zwraca uwagę mała wartość rezystorów w katodach wtórników, wynosząca zaledwie 47k, przyłączonych do ujemnego źródła napięcia -150V. Potencjometry 100k służą do dokładnego ustawienia prądu spoczynkowego lamp mocy (bias).
| Rys.10 |  |
