Запитываем одним аккумулятором 18650 ламповый предусилитель

Повышающие преобразователи с 3,7 до 5 В прочно вошли в нашу жизнь. В частности, без такого устройства сегодня трудно представить себе пауэрбанк. С другой стороны, существуют микроконтроллеры и переферия к ним с напряжением питания в 3,3 В, а также и такие, которые работают от любого напряжения в диапазоне от 3,3 до 5 В, их можно питать от одной литий-ионной банки (обязательно с защитой) непосредственно, без повышающего преобразователя. К тому же не сложно купить аккумуляторы в радиомагазинах. Правда, без контроллера заряда не обойтись всё равно, если, конечно, не извлекать банку из отсека, переставляя её в отдельное зарядное устройство. Имея два одинаковых аккумулятора, можно один заряжать, а вторым в это время пользоваться, а затем - наоборот.

Для проекта нам понадобится следующие компоненты:
1. Аккумулятор 18650
2. Контроллер заряда TP4056
3. Лампа 6J2

И всё бы замечательно, но экспериментаторы потому так и называются, что постоянно размышляют, чего бы ещё интересного придумать. И придумывают, и реализуют, и экспериментируют. Так, например, мастер Альберт ван Дален из нидерландского города Маастрихта решил интегрировать в "трёхвольтовую" экосистему ламповый предусилитель, да так, чтобы повышающий преобразователь ему не понадобился. Ведь чем проще что-либо устроено, тем оно надёжнее и понятнее, это основы так называемого KISS-принципа.

Возможности, открываемые таким предусилителем, можно было бы назвать "безграничными", но это будет штамп. Конечно, они ограничены, но довольно широки. Ламповый предусилитель сможет стать составной частью аппаратуры на самых современных компонентах, такой, как портативные колонки и многофункциональные аудиоцентры, HiFi-проигрыватели, игровые консоли и синтезаторы на Arduino, Raspberry Pi, и так далее. И всё это без усложнения повышающими преобразователями. Предусилитель выполнен на китайской лампе 6J2, его коэффициент усиления по напряжению - около 3,5 раз. Возможна адаптация схемы под другие маломощные пентоды - поменять придётся сопротивление всего двух резисторов.

Давайте посмотрим на схему предусилителя.

Практически во всех ламповых предусилителях с анодным напряжением менее 30 В управляющую сетку приходится подтягивать не вниз, а вверх. Читателю, знакомому с классической ламповой схемотехникой, это может показаться непривычным, и даже способным вывести лампу из строя. Но этого не произойдёт - всё будет работать.

Подтягивание управляющей сетки вверх производится при помощи делителя напряжения из двух резисторов. Если при подтяжке вниз сетка тока не потребляет, то при подтяжке вверх он есть, но в данном случае незначителен - около 0,3 мА. Экранирующая сетка соединена с анодом (возможно, она на себя роль анода и принимает), антидинатронная - с общим проводом (но тогда становится неважно, с чем она соединена).

Аудиосигнал (переменная составляющая) подмешивается в среднюю точку делителя через конденсатор сравнительно большой ёмкости - 100 мкФ. Межкаскадные конденсаторы такой ёмкости характерны скорее для транзисторных, чем для ламповых схем. Но для таких низких напряжений это нормально.

Ток в анодной цепи лампы - около 0,15 мА. Постоянная составляющая в точке соединения нагрузочного резистора с анодом - около +2 В. На выходе она не нужна, поэтому для пропускания только переменной составляющей (это и есть усиленный сигнал) служит ещё один конденсатор - ёмкостью в 10 мкФ, что для ламповых схем, конечно, тоже многовато, но во всяком случае в 10 раз меньше, чем на входе.

Автор собрал этот предусилитель на пакетной плате типа breadboard - как оказалось, если правильно развернуть лампу, такая плата с успехом заменяет в том числе и панель для лампы. О необходимости что-либо высверливать на плате он не пишет, возможно, это и не понадобилось.

Пользуясь двухлучевым осциллографом, мастер показывает, что усиление по амплитуде есть - как раз в 3,5 раза.

После усиления по амплитуде сигнал необходимо усилить по мощности любым современным усилителем на транзисторах или микросхеме, можно даже класса D. И подать, в зависимости от мощности усилителя, на наушники или динамическую головку. Можно сделать два предусилителя и соединить со стереофоническим усилителем мощности. Поскольку ток, потребляемый усилителем мощности, меняется в широких пределах, возможны колебания питающего напряжения, так как нагрузочная способность источника питания ограничена. Поэтому питать анодную цепь предусилителя (или двух предусилителей) лучше через RC-фильтр отдельно от накальной цепи.

Чтобы получить характерный "ламповый звук", амплитуду входного сигнала следует выбрать такой, чтобы предусилитель одновременно с усилением её немного ограничивал. Но если амплитуда будет чрезмерной, речь может стать неразборчивой, а музыка - слишком хрипящей. Также следует учитывать, что не все источники сигнала работают без нагрузки, а вот от попадания постоянной составляющей на выход они нередко выходят из строя.

После отладки предусилителя на breadboard'е целесообразно перенести схему на perfboard или печатную плату, либо собрать её навесным или объёмным монтажом, а затем проверить заново, ведь при переносе также возможны ошибки. После такой переделки каскад займёт меньше места в корпусе того аппарата, в состав которого он будет входить. Накал лампы также питается напряжением в 3,3 В, поэтому нагрев баллона незначителен, но закреплять в предусилителе или рядом с ним что-либо термоклеем не следует.