Jak pamiętamy układy SE czyli Single Ended to takie układy w których sygnał wzmacniany jest przez pojedynczy element wzmacniający (lampa, tranzystor) kolejno w każdym stopniu. Układy te pracują w czystej klasie A. Są one cenione przez wielu audiofilów ze względu na dobrą mikrodynamikę, dokładność w przedstawianiu szczegółów. Zaletą jest także prostota układu. Do wad tych układów należą: niewielka sprawność (klasa A), nieco większe zniekształcenia.

Przedstawiam tutaj układ takiego wzmacniacza. Z założenia ma to być prosty i tani układ, możliwy do zbudowania przez mało doświadczonego elektronika, idealny na początek przygody z lampami.
Zwykle najdroższą częścią wzmacniacza lampowego są transformatory głośnikowe, transformator zasilający i lampy, szczególnie lampy mocy.
Płytkę drukowaną najłatwiej wykonać malując ścieżki mazakiem wodoodpornym lub wykonując ją techniką termotransferu. Taka płytka wygląda wtedy bardziej profesjonalnie.

Jakość dźwięku we wzmacniaczach lampowych mocno zależy od jakości transformatorów głośnikowych. Proponowane w tym artykule TG 2,5 czy TG5 są małymi transformatorami używanymi w telewizorach lampowych, nie mają zbyt dobrych parametrów częstotliwościowych, ale są stosunkowo łatwo dostępne i niedrogie. Czasem znajdziesz go u siebie na strychu lub piwnicy, bowiem był używany w starych telewizorach lampowych.
Dobrej jakości transformator głośnikowy wzmacniacza lampowego jest duży, ciężki i sporo kosztuje. Jeżeli czujesz się na siłach, możesz je nawinąć, opisy znajdziesz w Internecie.

Schemat wzmacniacza

Jak widzimy schemat jest bardzo prosty. Rysunek pokazuje jeden kanał, drugi jest identyczny. Sygnał z wejścia, przez potencjometr P podawany jest na siatkę triody małej mocy (L1), pracującej w układzie ze wspólną katodą. Po wzmocnieniu, przez kondensator C2 podawany jest na siatkę pierwszą pentody mocy (L2). Obciążeniem tej lampy jest transformator głośnikowy (jego uzwojenie anodowe). Uzwojenia wtórne tego transformatora pozwalają na zasilanie głośnika lub słuchawek.
Wzmacniacz jest objęty globalną pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego, dzięki czemu ulegają zmniejszeniu zniekształcenia wzmacniacza i poszerza się pasmo przenoszenia. Odbywa się to jednak kosztem wzmocnienia. Sprzężenie zwrotne pobierane jest z wyjścia głośnikowego transformatora i przez rezystor R10 podawane jest na katodę lampy pierwszej (L1). Kondensator C7 służy do ew. korekcji fazowej.
Kondensatory C3, C4 oraz rezystor R11 tworzą filtr zapobiegający wzbudzaniu się wzmacniacza. Podobną rolę spełniają rezystory  R1 i R7 w obwodach siatek lamp.

Pentoda mocy L2 może pracować w dwóch trybach - pentodowym i triodowym. Tryb pentodowy charakteryzuje się większą mocą, przy większych zniekształceniach. Tryb triodowy jest mniej wydajny, lecz ma mniejsze zniekształcenia. 
Zmianę trybu pracy można dokonać za pomocą rezystora R8 - po prostu lutujemy go inaczej - nie do plusa zasilania jak na schemacie, lecz do anody. 
R8 w trybie triodowym powinien mieć niewielką  wartość - zwykle jest to 100 omów. 
Gdy zechcemy zastosować tryb pentodowy pracy wzmacniacza, to  R8 lutujemy jak na schemacie. Można dać większą wartość  R8, ale taką, by prąd płynący przez siatkę 2 wynosił nieco mniej niż 5 mA. Zwykle wartość R8 wynosi 500-1000 omów.
Ponieważ w lampie typu ECC znajdują się dwie triody w jednej bańce, tak więc do zbudowania kompletnego wzmacniacza stereofonicznego potrzebna jest jedna podwójna trioda ECC83 i dwie pentody EL84.

Lampy


W przedwzmacniaczu pracuje lampa ECC83 która - z triod małej mocy - ma największe wzmocnienie. Jej rosyjskim odpowiednikiem jest 6N2P (chociaż ma inne wyprowadzenia żarzenia).  Można próbować zastosować ECC81, ta lampa ma wprawdzie nieco mniejsze wzmocnienie ale wystarczy do zasilania wzmacniacza. Należałoby jednak zwiększyć nieco prąd anodowy tej lampy. Rosyjskim odpowiednikiem ECC83 jest 6N2P (pisownia polska). Ma jednak inny układ wyprowadzenia żarzenia w związku z tym, jeżeli użyjesz jej w tym wzmacniaczu zwróć uwagę, by na płytce drukowanej inaczej przelutować zwory Zw1 i Zw2. 

Zwory Zw1 NIE lutujemy, a zworę Zw2 należy przylutować do ścieżki prowadzącej do zacisku (2) złącza CON4, tak by na nóżkach 4-5 było napięcie 6,3V.


 Lampy mocy to popularne EL84 (rosyjski odpowiednik to 6P14P) z których można "wycisnąć" w układzie SE ok. 2-5W mocy ciągłej (RMS), co daje około 5-10W  mocy muzycznej. Będzie to oczywiście zależało od odpowiedniego dobrania parametrów pracy wzmacniacza, napięcia zasilania, użytego transformatora itp. Do tego wzmacniacza potrzebne są dwie takie lampy. 
(Rys z lewej - schemat wyprowadzeń lamp - widok od dołu lampy)

Transformator głośnikowy

Do zasilania głośników potrzebny jest transformator głośnikowy, który zamieni wysokie napięcie panujące w obwodzie anodowym, na bardziej "strawne" dla naszych głośników czy słuchawek. Do tego celu doskonale nadają się popularne i łatwe do zdobycia transformatory ze starego telewizora lampowego. Potrzebne będą dwa, po jednym na kanał. Może to być TG5-46-666, TG5-53-666 czy  (lepiej) TG5-38-666. Te transformatory mają moc 5VA i pasmo przenoszenia 80-20 000Hz, a w przypadku TG5-38 nawet 50-20 000 Hz. 
Jeżeli nie zależy Ci zbytnio na większej mocy wzmacniacza, możesz zastosować popularny TG2,5-1-666 czy TG2,5-47-666 o mocy 2,5VA i paśmie przenoszenia 100-15 000 Hz.

Transformatory typu TG5 mają uzwojenie anodowe podłączone do odczepów 3-4, uzwojenie głośnikowe 5-6, natomiast uzwojenie 7-8 to wyjście słuchawkowe. Odczepy 1-2 prawdopodobnie służyły jako uzwojenie sprzężenia zwrotnego. 

Nieco inaczej jest w przypadku TG2,5. Tutaj odczepy 1-4 to uzwojenie anodowe, odczep 2 jest wyprowadzeniem środka tego uzwojenia. Z kolei 3-5 to wyjście głośnikowe, gdzie odczep 6 jest wyjściem do głośników o niższej impedancji. Odczepy 7-8 to wyjście słuchawkowe. 

Układ wyprowadzeń transformatora TG2,5

Układ wyprowadzeń transformatora TG5

Transformatory te mają impedancję uzwojenia anodowego dopasowaną do lamp typu PCL (ECL)86 i EL84 (5100 omów). Impedancja wyjścia głośnikowego wynosi 5 omów, można więc bez problemu zasilać kolumny 8-omowe, ew. można też próbować użyć 4-omowych. 

Wzmacniacz na innych lampach

Mając te transformatory możesz też zbudować wzmacniacz na lampach PCL/ECL86. Ale ponieważ te lampy mają inne wyprowadzenia, płytka drukowana którą prezentuje poniżej nie nada się do zbudowania wzmacniacza na tych lampach. Możesz zbudować wzmacniacz na lampach PCL/ECL86 metodą montażu przestrzennego odpowiednio lutując elementy i pamiętając o doprowadzeniu właściwego napięcia żarzenia.  Napięcie anodowe wtedy nie powinno przekraczać 250V.
Śmiało możesz eksperymentować z innymi lampami by dla uzyskania większej mocy wzmacniacza zastosować jako lampy wyjściowe pentody większej mocy (np. EL34, 6L6 czy tp.) pamiętając jednak, ze wymaga to zmiany napięcia zasilania, a transformator zasilający musi mieć większą moc. Należy też odpowiednio dobrać wartości elementów ustalających punkt pracy tej lampy, no i na koniec transformatory głośnikowe powinny być dopasowane do danego typu lampy. Schematy takich wzmacniaczy bez problemu znajdziesz w Internecie.

Zasilacz

Zasilacz też nie jest skomplikowany. Napięcie anodowe jest prostowane na pomocą mostka M1 i filtrowane za pomocą filtra RC składającego się z rezystorów R101-R102 i kondensatorów C101-C107. 
Rezystor R108 rozładowuje kondensatory wysokonapięciowe po wyłączeniu zasilania. 
Kondensatory filtrujące powinny mieć odpowiedni "zapas" napięcia pracy. 
W tym zasilaczu (jest to już trzecia wersja) dałem kondensatory elektrolityczne mniejszej pojemności (C103, C103, C104, C105, C106, C107)), lecz podwoiłem ich liczbę. Według mnie, daje to lepszy efekt filtrowania niż przy stosowaniu pojedynczych, większej pojemności. Ale oczywiście, można dać jeden, lecz o większej pojemności kondensator (np. 220 uF lub - jeżeli się zmieści na płytce - większy). Możesz przeprojektować płytkę, dostosowując do własnych potrzeb.

Lampy żarzone są prądem zmiennym, 6,3V. Ponieważ triodę ECC83 (81) można żarzyć napięciem tak 6,3V jak i 12,6V, należy odpowiednio połączyć wyjścia na podstawce lampy L1. Na rysunku płytki poniżej lampa jest połączona na napięcie żarzenia 6,3V.
Rezystory R105, R104 symetryzują napięcie żarzenia do masy dzięki czemu przydźwięk sieciowy słyszalny w głośnikach jest minimalny.

Rezystor R101 rozgrzewa się dość mocno, dlatego dla lepszego odprowadzenia ciepła można umieścić go na niewielkim radiatorze,  lub połączyć dwa - szeregowo lub równolegle (dobierając odpowiednio rezystancję poszczególnych rezystorów).

Zasilaczem tym zasilamy oba kanały wzmacniacza.

 Ponieważ, dla trwałości lamp niekorzystne jest podawanie pełnego napięcia anodowego na nie rozgrzane lampy, zastosowałem podwójny przełącznik W2, którym należy włączać napięcie anodowe po 30-40 sekundach od włączenia wzmacniacza. Podczas wyłączania wzmacniacza postępujemy odwrotnie – najpierw wyłączamy napięcie anodowe, a kiedy kondensatory w zasilaczu rozładują się (20-30 sek.), wyłączamy wzmacniacz. Oczywiście możesz zautomatyzować włączanie napięcia stosując timer z przekaźnikiem przystosowanym do przełączania wysokich napięć. 
Druga sekcja wyłącznika W2 służy do włączania diody elektroluminescencyjnej sygnalizującej gotowość pracy wzmacniacza. Można użyć podwójnej, dwukolorowej diody (jak na schemacie). Wprawdzie diody LED powinny być zasilane napięciem stałym, ale z mojej praktyki wynika, że gdy nie przekroczymy parametrów diody LED może długo pracować zasilana napięciem zmiennym.

Płytka drukowana zasilacza została dostosowana do różnej średnicy kondensatorów elektrolitycznych, jednak nie większej niż 22 mm.
Mostek prostowniczy M1, ze względu na spore pojemności filtrujące i tym samym duży udar prądowy związany z ładowaniem się kondensatorów elektrolitycznych podczas włączania wzmacniacza, proponuję dać większej mocy -  8-10A/600V. 

Transformator zasilający
Do zasilania można użyć transformatora o mocy 50-60W, którego wyjścia wtórne będą mieć napięcia 250V/0,15A i 6,3V/2,5A. Ponieważ wzmacniacz może być zasilany napięciem anodowym 280-300V, dlatego wyjście wtórne trafa może mieć napięcie w granicach 220-260V. 

Uruchomienie 
Po wlutowaniu elementów do obu płytek, podłączamy zasilanie.  Złącze CON 1 i CON2  łączymy przewodami ze złączem CON 3 i CON4, zgodnie z numeracją na schemacie pamiętając, by do zasilania żarzenia użyć grubszych przewodów, bowiem układ żarzenia lamp pobiera 1,8 A prądu. Grubsze przewody dajemy także przy łączeniu masy.
Przewody zasilania anodowego powinny mieć dobrą izolację.
Po włączeniu wzmacniacza i po rozgrzaniu się lamp sprawdzamy czy napięcie żarzenia ma prawidłową wartość - 6,3 V(+/-5%). Mierzymy napięcie anodowe - na anodzie pentody (nóżka nr 6) powinno wynosić ok. 250 V. Następnie sprawdzamy napięcia na rezystorach katodowych, triody i pentody. Spadek napięcia na rezystorze R9 pentody powinien być taki, by przepływający przez lampę prąd wynosił 45-48 mA. Zwykle jest to 6,5-7,5 V. Nie musimy używać miliamperomierza, wystarczy zmierzyć spadek napięcia na rezystorze R9 (R9A) i przy znanej wartości tego rezystora łatwo obliczymy wartość prądu (I=U/R). Zwiększyć prąd anodowy możemy zmniejszając wartość R9 (i odpowiednio R9A). Rezystory R9 i  R9A  dość mocno się rozgrzewają, dlatego powinny być lutowane na dłuższych nóżkach, tak by ciepło mogło być rozpraszane. 
Rezystory R3 i R4 ustalają punkt pracy triody. Łączny spadek napięcia na tych rezystorach powinien wynosić 0,9-1,2 V. Wartość prądu anodowego triody jest niewielka, mniejsza niż 1 mA. 

Regulacje 

Najważniejsza regulacja dotyczy ustawienia prądu anodowego pentody mocy. Ze względu na rozrzut parametrów lamp najprawdopodobniej wystąpi różnica prądów anodowych lamp w kanale prawym i lewym. Najlepszym wyjściem jest zakup lamp tzw. "parowanych" czyli dobieranych pod względem parametrów. Możemy to uczynić sami, jeżeli mamy do dyspozycji kilka lamp. Wkładamy je kolejno do układu i po rozgrzaniu się lamp mierzymy prąd (I=U/R) płynący przez rezystor R9. Wybieramy dwie, o najbardziej zbliżonych parametrach. Jeżeli nie mamy kilku lamp do wyboru, dobierając odpowiednio rezystory R9 i R9A staramy się doprowadzić do tego, by prądy płynące przez katody pentod były zbliżone a ich wartość powinna wynosić, jak już wspomniałem wcześniej 45-48 mA w każdej pentodzie Przy zasilaniu 250V. Gdy napięcie zasilania jest wyższe należy obniżyć prąd katodowy tak, by nie przekroczyć mocy strat lampy, w tym wypadku 12W. 
Dla wprawy - jaki powinien być wtedy prąd katodowy oblicz sam (P=I²*R. P=U*I, P=U²/R). Podpowiadam, że do obliczeń mierzymy napięcie występujące pomiędzy anodą a katodą lampy mocy.

Praca wzmacniacza 

Po włączeniu, wzmacniacz powinien przez kilka minut się rozgrzewać, by prądy płynące przez lampy ustabilizowały się. Obserwujemy rezystory mocy, czy zbytnio się nie rozgrzewają. Musimy jednak pamiętać, że rezystory redukcyjne R101 i R102 w zasilaczu a także R9 i R9A na płytce z lampami będą się rozgrzewały do wysokiej temperatury i jest to normalne. Jeżeli jednak w powietrzu unosi się zapach spalonego lakieru i widzimy że lakier na którymś rezystorze zmienia barwę, to rezystor ma zbyt małą moc. W takim przypadku należy go wymienić na taki sam pod względem wartości, lecz większej mocy. Po dłuższym okresie pracy sprawdzamy jeszcze raz napięcia zasilania i spadki napięć na rezystorach katodowych lamp. Dokonujemy ewentualnych korekt prądu anodowego lamp L2 (L2A). 

Lampy, ze względu na wysoką impedancję wejściową są bardzo wrażliwe na zewnętrzne zakłócenia. Dlatego należy stosować ekranowane kable we wszelkich układach wejściowych - nie tylko tego wzmacniacza.
Metalowa,  połączona z masą wzmacniacza obudowa, uchroni wzmacniacz przed "łapaniem" zakłóceń z zewnątrz.

Uziemienie 

Wzmacniacz powinien być zasilany za pomocą przewodu trzyżyłowego z dobrym uziemieniem. Sieciowe gniazdo z którego będziemy zasilać wzmacniacz, powinno posiadać bolec uziemiający (prawidłowo uziemiony, a nie atrapę). Trzecią żyłę przewodu zasilającego, w charakterystycznej, żółtozielonej izolacji dołączamy do masy zasilacza. Na płytce zasilacza znajduje się zacisk na złączu CON2 (zacisk śrubowy 2  i 4), połączony z masą wzmacniacza, przystosowany właśnie do dołączenia przewodu uziemiającego (zobacz schemat zasilacza i rysunek płytki). 
Warto sprawdzić praktycznie, czy lepiej podłączyć uziemienie do zacisku 2 czy do zacisku 4 złącza CON2. Do tych zacisków można podłączyć przewodem, metalową obudowę wzmacniacza.
Można wmontować do obudowy trzybolcowe gniazdo komputerowe (IEC) i stosować odpowiedni, trzyżyłowy kabel zasilający. 

Płytki drukowane

Poniżej widzimy schemat płytek z lampami i zasilającej wraz z elementami. Na rysunku płytki z lampami zaznaczyłem sposób połączenia z innymi elementami wzmacniacz (potencjometr, transformatory). wszelkie połączenia dokonujemy za pomocą skrętki, czyli pary mocno skręconych przewodów. Ma to na celu eliminacje, lub przynajmniej zmniejszenie zakłóceń indukowanych w przewodach. w przypadku przewodów zasilających zmniejszeniu ulegają zakłócenia rozsiewane przez te przewody. 
Połączenia od gniazd wejściowych (cinch) i potencjometru powinny być dokonane przewodem ekranowanym.
Kondensatory C5, C5A, jeżeli nie mieszczą się na górze płytki, można  przylutować od dołu płytki (od strony druku)

Na rysunku powyżej żarzenie lampy L1 należy skonfigurować w zależności od zastosowanej lampy. Przy napięciu żarzenia 6,3V dla lampy ECC83 stosujemy tylko zielone zworki "zw", natomiast dla lampy (rosyjskiej) 6N2P - tylko niebieskie zworki "zw".
	Jest to wersja płytki dostosowana do konkretnej obudowy.  Umieszczenie elementów, prowadzenie masy i ścieżek może być inne, być może lepsze, dlatego warto szukać własnych rozwiązań.
Rysunek płytki drukowanej wzmacniacza.  Nie jest to lustrzane odbicie - jest to rysunek do druku wykonanego metodą termotransferu.   Rysunek płytki został eksportowany do gif, więc nie ma gwarancji że zachowa oryginalne wymiary.	Rysunek płytki drukowanej zasilacza. Rysunek obu płytek w pdf Należy używać tylko i wyłącznie oryginalnego tonera w drukarce laserowej, bowiem wszelkie zamienniki dają mniej lub bardziej szary wydruk ścieżek na papierze do termotransferu.

Sprzężenie zwrotne
Sprzężenie zwrotne jest niewielkie, obejmuje oba stopnie wzmacniacz mocy. Jest zależne od wartości rezystora R10 (R10A), im WIĘKSZA wartość, tym sprzężenie MNIEJSZE. Prowadzimy je przewodem ekranowanym (lub skrętką) od jednego z wyjść głośnikowych. Którego – ustalamy doświadczalnie. Przy podanym sygnale np. z generatora słuchamy głośności w głośniku. Jeśli ulegnie niewielkiemu ściszeniu, sprzężenie połączone jest prawidłowo. Drugie wyjście z transformatora głośnikowego uziemiamy, czyli inaczej mówiąc podłączamy do masy urządzenia (np. do ścieżki masy na płytce drukowanej) -  zgodnie ze schematem powyżej.
Bezpieczniej jest mierzyć, stosując zamiast głośnika rezystor np10-15 omów/5W na wyjściu transformatora głośnikowego i woltomierz.
Ponieważ współczesne multimetry  (szczególnie tańsze) nieprawidłowo mierzą wyższe częstotliwości niż 100-400 Hz (zobacz do instrukcji Twojego multimetru), należy podać na wejście wzmacniacza sygnał o częstotliwości jeszcze mierzonej przez multimetr (np. 100 Hz). Multimetr podłączamy do wyjścia transformatora  i mierzymy napięcie na rezystorze wyjściowym (pomiarowym). Potem na krótko podłączamy kabelek sprzężenia zwrotnego i obserwujemy napięcie - jeżeli spada to sprzężenie zwrotne jest prawidłowo podłączone. 
Jeżeli napięcie na rezystorze wzrośnie, (lub się nie zmieni) to kabelek podłączamy do DRUGIEGO wyjścia trafa głośnikowego i obserwujemy wskazania woltomierza.

Zobacz wersję wzmacniacza zbudowaną przez Piotra.

Bezpieczeństwo

We wzmacniaczu lampowym występują wysokie napięcia. Dlatego tak podczas projektowania jak i budowy urządzenia musimy zachować pewne procedury które zapewnią bezpieczeństwo nie tylko podczas prób i testów ale i podczas jego późniejszego użytkowania.
Największe zagrożenie niesie obwód zasilania prądem sieciowym. Dlatego, tak przewody zasilające, transformator, gniazda, wyłączniki itp. powinny być dobrej jakości, dostosowane do pracy przy napięciu 230 V (dobrze, gdy posiadają znak CE). Miejsca połączeń powinny być dokładnie izolowane. Najlepiej jeśli zasilanie sieciowe tworzy oddzielny, odpowiednio izolowany obwód, oddalony od pozostałych elementów układu.
Montaż jak i wszelkie przeróbki wykonujemy ZAWSZE po wyjęciu wtyczki z gniazdka sieciowego.

Dotknięcie urządzenia pod wysokim nawet napięciem nie jest groźne pod jednym warunkiem - nie będzie przepływu prądu. Stąd doświadczeni elektronicy tak pracują z urządzeniami pod napięciem, by ciało nie tworzyło obwodu zamkniętego. Jednym słowem pracują "z jedną ręką w kieszeni".

Przed uruchomieniem urządzenia należy sprawdzić prawidłowość lutowania kondensatorów elektrolitycznych (plus do plusa, minus do minusa). Odwrotne wlutowanie kończy się najczęściej wybuchem kondensatora.
Urządzeń nie przetestowanych w dłuższym okresie czasu nie należy pozostawiać włączonych bez opieki.
Metalowa obudowa urządzenia powinna być uziemiona, kabel zasilający i gniazdko sieciowe powinny mieć sprawny obwód uziemienia.

Zanim zaczniesz pracować z wysokimi napięciami, poczytaj o skutkach działania prądu na organizm człowieka na stronie "Bezpiecznie!"

Urządzenia elektroniczne zwykle są zasilane z sieci 230V. 
Napięcie sieciowe jest niebezpieczne, dlatego stosuj przemyślane rozwiązania konstrukcji wzmacniacza tak, by nie narazić siebie i innych użytkowników na porażenie prądem elektrycznym!   

Bądź ostrożny! Zawsze pracuj uważnie i z wyobraźnią.
We wzmacniaczu występują wysokie napięcia. Wszelkich regulacji dokonuj przy wyłączonym zasilaniu i po rozładowaniu kondensatorów wysokonapięciowych.
Lampy i niektóre elementy rozgrzewają się do wysokiej temperatury. Łatwo o poparzenie.

Spis elementów

Bibliografia