EL84 | |
---|---|
Пентод для выходных каскадов усилителей низкой частоты |
|
Назначение | Усиление мощности звуковой частоты |
Прототип | UL41 → EL41 |
Разработчик | Philips |
Начало выпуска | 1953 |
Варианты | EL86 |
Конструктивное оформление | Стеклянное, бесцокольное |
Напряжение накала | 6,3 В |
Ток накала | 0,76 А |
Средние расчётные предельные значения[1] | |
Напряжение анода | 300 В |
Напряжение экранирующей сетки | 300 В |
Ток анода | 65 мА |
Мощность, рассеиваемая анодом | 12 Вт |
Мощность, рассеиваемая экранирующей сеткой | 2 Вт |
Характеристики однотактного УНЧ в пентодном включении[2] |
|
Напряжение анода | 250 В |
Напряжение экранирующей сетки | 250 В |
Крутизна характеристики | 11,3 мА/В |
Сопротивление нагрузки | 4,5 кОм |
Выходная мощность | 5,7 Вт |
Коэффициент нелинейных искажений | 10 % |
Медиафайлы на Викискладе |
EL84 (синонимы: 6BQ5, 6P15, 6П14П, N709) — миниатюрный низкочастотный пентод для работы в выходных каскадах усилителей мощности низкой частоты, выпускающийся с 1953 года. Однотактный усилитель на EL84 способен передать в нагрузку выходную мощность до 5 Вт, двухтактный усилитель на паре EL84 — до 11 Вт в типовом режиме и до 17 Вт при повышенном напряжении на аноде. EL84 отличается от предшествовавших аналогов высокой чувствительностью и способностью работать в ультралинейном включении во всём диапазоне допустимых напряжений на аноде.
Благодаря низкой стоимости и удачному сочетанию электрических характеристик EL84 стала стандартной выходной лампой бытовой телерадиоаппаратуры 1950-х и 1960-х годов, заменив октальную лампу довоенной разработки 6V6. Высокий уровень нелинейных искажений, в которых преобладала неблагозвучная третья гармоника, не позволил использовать EL84 в высококачественной аппаратуре, но оказался востребован британскими конструкторами гитарных усилителей. Характерный спектр искажений гитарных усилителей на EL84 стал частью звукового «почерка» The Beatles и других исполнителей эпохи «британского вторжения».
Сразу после завершения Второй мировой войны в Западной Европе начался бурный рост электронной промышленности[3]. За пять послевоенных лет, с 1946 по 1950 год, европейские компании разработали и выпустили больше новых серий электронных ламп, чем за любое предшествующее или последующее десятилетие[3]. Большинство этих серий повторяли уже проверенные временем американские разработки, и выпускались в новейшем для Европы миниатюрном бесцокольном конструктиве (разработан в 1939—1941 годы компанией RCA)[3]. Выпускались и лампы собственной разработки, в самобытном европейском восьмиштырьковом конструктиве c направляющей пуговкой («римлок», англ. Rimlock)[3][4].
Именно в этом исполнении в 1947 году[5] была выпущена лампа, ставшая прародителем EL84 — миниатюрный мощный пентод UL41[3]. Специалисты Mullard и Естественнонаучной лаборатории Philips[англ.] разработали эту лампу для применения в дешёвых, массовых радиоприёмниках c относительно низким анодным напряжением и последовательным включением нитей накала — поэтому её подогреватель был рассчитан на нестандартное напряжение 45 В[3]. В том же 1947 году[6] появился и вариант UL41 со стандартным, шестивольтовым подогревателем, получивший обозначение EL41[3] (в системе обозначений Mullard-Philips[англ.] ведущая литера указывала режим питания накала. Литера E обозначала накал напряжением 6,3 В, литера U — накал током 100 мА, что в случае UL41 соответствовало напряжению 45 В[7]). Пентоды UL41 и EL41 характеризовались предельной мощностью рассеяния на аноде 9 Вт и были способны отдавать в нагрузку до 4 Вт выходной мощности[5][6] — лишь немногим меньше, чем самый массовая в то время «звуковая» лампа — октальный лучевой тетрод довоенной разработки 6V6[8].
Следующей лампой в линейке Philips стал пентод в «американском» девятиштырьковом конструктиве EL81 — специализированная лампа для усилителей строчной развёртки бытовых телевизоров и стабилизаторов напряжения[9]. За ними последовали неразличимые внешне пентод для усиления звука и блоков кадровой развёртки EL82 и видеочастотный пентод EL83[9]. Все эти лампы характеризовались теми же предельными напряжениями и мощностями, что и их прародитель UL41[6][10][11]. Близка была к ним и виброустойчивая лампа повышенной надёжности E80L, производившася малыми сериями на британских заводах Mullard и характеризовавшаяся ме́ньшей выходной мощностью[12].
В 1952 году Дэвид Хафлер и Герберт Керос[англ.] опубликовали идею ультралинейного включения пентода в выходном каскаде УНЧ[9][13]. Новинка, сулившая радикальное снижение характерных «пентодных» искажений, немедленно привлекла внимание промышленности[9]. Новейшие в то время UL41, EL41 и EL82 моментально устарели: ультралинейное включение предполагает, что на экранирующую сетку пентода подаётся то же высокое напряжение, что и на анод — но во всех пентодах Philips напряжение экранирующей сетки было ограничено на уровне 250 В[9]. Лампа, допускавшая высокое напряжение на экранирующей сетке, была разработана Philips ещё в 1950 году, но не была тогда востребована рынком и серийно не производилась[9]. В 1953 году Philips отреагировал на внезапно возникший спрос, и полузабытая опытная разработка пошла в серию под обозначением EL84[9]. В 1956 году компания выпустила последнюю лампу в семействе — низкочастотный пентод EL86, оптимизированный для работы в низковольтных бестрансформаторных усилителях и непригодный для применения в ультралинейных каскадах[14][9].
Оригинальное обозначение Mullard-Philips[англ.] |
Синонимы и близкие аналоги | Предельные эксплуатационные данные | Функциональное назначение | Совместима с EL84? |
Примечания | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Великобритания Marconi-Osram[англ.] |
СССР ГОСТ 5461-59 |
США RETMA[англ.] |
Франция Ediswan-Mazda[англ.] |
Мощность, рассеиваемая на аноде |
Напряжение на аноде |
Напряжение на второй сетке |
Крутизна характеристики | ||||
Низкочастотные пентоды | |||||||||||
E80L | 6227 | 8 Вт | 300 В | 300 В | 9 мА/В | Усиление низкой частоты в промышленных устройствах повышенной надёжности | нет | [15][12] | |||
EL82 | 6П18П | 6DY5 | 9 Вт | 250 В | 250 В | 9 мА/В | Выходные каскады усилителей низкой частоты и кадровой развёртки | нет | [15][16][17] | ||
EL84 | N709 | 6П14П | 6BQ5 | 6P15 | 12 Вт | 300 В | 300 В | 11,3 мА/В | Выходные каскады усилителей низкой частоты | [15][16][18] | |
EL86 | 6П33П | 6CW5 | 14 Вт | 275 В | 220 В | 10 мА/В | Бестрансформаторные выходные каскады усилителей низкой частоты и кадровой развёртки | нет | [15][16][19] | ||
нет | 7189 | 12 Вт | 400 В | 300 В | 11,3 мА/В | Выходные каскады усилителей низкой частоты | да | [15][20] | |||
нет | 7189А | 13,2 Вт | 440 В | 400 В | 11,3 мА/В | Выходные каскады усилителей низкой частоты | да | [15][21] | |||
нет | 6П43П | 9 Вт | 300 В | 250 В | 7,5 мА/В | Выходные каскады кадровой развёртки | нет | [22] | |||
нет | SV83 | 12 Вт | 300 В | 200 В | 15 мА/В | Выходные каскады усилителей низкой частоты | нет | [23] | |||
Видеочастотные пентоды | |||||||||||
EL81 | 6CJ6, 6DR6 | 8 Вт | 300 В | 250 В | 4,6 мА/В | Выходные каскады строчной развёртки, стабилизаторы напряжения | нет | [15][24] | |||
EL83 | 6CK6 | 9 Вт | 300 В | 250 В | 10 мА/В | Выходные каскады видеочастоты | нет | [15] | |||
нет | 6П15П | 12 Вт | 330 В | 330 В | 15 мА/В | Выходные каскады видеочастоты в телевизионных приёмниках | нет | [25] |
Экзотические европейские лампы XL84 и YL84 являются вариантами EL84 на напряжения накала 8 и 10 В соответственно[16]. Европейские лампы PL84 и UL84, в исключение общего правила[26], не являются вариантами EL84 — это аналоги EL86, рассчитанные на питание накала токами 300 мА и 100 мА (напряжения накала при этом примерно равны 45 В и 16 В соответственно)[16]. Лампа EL85 не принадлежит к семейству EL81…EL86 — это маломощный пентод для усиления радиочастот и выходных каскадов звуковой частоты в автомобильных радиоприёмниках, в баллоне меньшего размера[27].
Внедрение EL84 в промышленность прошло стремительно[9]. Примерно через два года после начала серийного выпуска EL84 стала стандартной, фактически единственной лампой для выходных каскадов массовой западноевропейской радиоаппаратуры, заняв место довоенной 6V6[9]. В 1955 году французские заводы Mazda[англ.] начали производство EL84 под обозначенем 6P15; в том же году состоялось успешное внедрение EL84 в США[9]. В американской системе обозначений EL84 получила имя 6BQ5, в британской системе Marconi-Osram — N709. В СССР точный аналог EL84 получил обозначение 6П14П, а его вариант повышенной надёжности — 6П14П-В[28].
Коммерческий успех EL84 имел несколько причин: при сопоставимой с 6V6 выходной мощности EL84 имела меньшие размеры, использовала дешёвые малогабаритные панели и допускала ультралинейное включение[9]. Главным же фактором успеха стала бо́льшая крутизна передаточной характеристики EL84 (10…12 мА/В против 3,5…4 мА/В у 6V6): бо́льшая чувствительность каскадов на EL84 позволяла использовать простые и дешёвые схемы предварительного усиления[9]. Стандартные схемы таких УНЧ разработали в 1954 году конструкторы британских компаний Mullard (Mullard 5-10[англ.], пентодное включение EL84) и GEC[англ.] (GEC 912, ультралинейное включение)[29]. Типичный двухтактный усилитель этого поколения, помимо пары EL84, включал всего одну комбинированную лампу — обычно триод-пентод[9]. Пентод комбинированной лампы служил входным каскадом УНЧ, триод — фазоинвертором c разделённой нагрузкой[9].
Для послевоенной Европы даже такая удешевлённая конструкция была слишком дорога[29]. Здесь преобладали дешёвые, однотактные УНЧ на EL84, встраиваемые в радиолы и телевизоры[29]. В СССР 6П14П стала непременным компонентом ламповых и лампово-полупроводниковых телевизоров, до системы УЛПЦТ(И) включительно. Она сохранялась даже в телевизоре «Горизонт-723» (1977 год[30]), который комплектовался внешней активной акустической системой с полностью транзисторным УНЧ: в этом телевизоре 6П14П служила усилителем для наушников[англ.][31][32].
Иначе обстояло дело в США, где в 1950-е годы уже сложился рынок массовой высококачественной звукотехники: к концу десятилетия североамериканский рынок наводнили недорогие двухтактные усилители и ресиверы на EL84 с заявленной мощностью от 8 до 25 Вт на канал[29]. Скромные возможности лампы американцев не удовлетворяли; производители аппаратуры требовали от электровакуумной промышленности бо́льшей мощности за те же деньги — но все резервы пентода в миниатюрном конструктиве были уже исчерпаны. Единственным решением была замена пентода на более «живучий» лучевой тетрод: его экранирующая сетка менее подвержена саморазогреву и допускает более жёсткий режим эксплуатации[29]. В 1958 году RCA и GE начали производство лучевого тетрода 7189 — обратно совместимого с EL84, но рассчитанного на бо́льшие рабочие напряжение и мощности[29]. Несколько лет спустя появилась её умощнённая версия 7189A, допускавшая анодное напряжение до 440 В[15]. Побочным следствием выпуска 7189 стала всеобщая путаница в документации: множество ламп, маркированных как EL84, в действительности являются лучевыми тетродами[15]. Нередко тип лампы можно определить, лишь разрушив её[15].
Из-за скромной выходной мощности и характерных пентодных искажений EL84 не применялась в действительно высококачественной аппаратуре — ни в «ламповую эпоху», ни во время «лампового ренессанса» конца XX века[15]. Но именно благодаря искажениям лампа вошла в арсенал конструкторов гитарных усилителей[15].
Первый прототип двухтактного гитарного усилителя на паре EL84 разработал в 1956 году британец Дик Денни[33][34]. Полуглухой самоучка, работавший на военном арсенале, раньше профессиональных конструкторов осознал, что привычный способ снижения искажений — отрицательная обратная связь — в гитарном усилителе неприменим[33][34]. Напротив, лампа должна «дышать свободно» и передавать в нагрузку весь спектр свойственных ей гармоник — оставаясь при этом в чистом режиме A[33][34]. Серийный вариант пятнадцативаттного усилителя Денни, выпущенный в 1958 году под маркой Vox, получил имя Vox AC15; год спустя по инициативе Хэнка Марвина[англ.] из группы The Shadows за ним последовал тридцативаттный Vox AC30 на четырёх EL84[33][34]. Именно этот усилитель, в комплектации Top Boost, задал звуковой почерк «британского вторжения» 1960-х годов[15][33][34]. В 1960 году «голоса» AC15 и AC30 определили тон хита The Shadows Apache[англ.][35], в 1962 году «темы Джеймса Бонда» из «Доктор Ноу»[36][35]. Тогда же, в 1962 году[35], AC15 и AC30 Top Boost стали повседневными усилителями Джона Леннона и Джорджа Харрисона, а малоизвестная ещё группа The Beatles стала «рекламным лицом» Vox[37][38][39]. Брайан Джонс и Кит Ричардс из The Rolling Stones, выросшие в том же городе, где собирали усилители Vox, использовали AC30 c первых лет существования группы[40]. К середине десятилетия к Beatles и Rolling Stones присоединились The Animals, Gerry & The Pacemakers, The Hollies, Manfred Mann и десятки других британских исполнителей[41]. Усилители Vox, эксплуатировавшие EL84 на пределе её возможностей, были неэффективны, часто горели, но музыканты выбирали именно их за уникальный тембр[42]. Брайан Мэй, купивший свой первый AC30 по рекомендации Рори Галлахера в 1969 году, и пятьдесят лет спустя утверждал, что этот усилитель незаменим и не имеет аналогов[34].
На волне успеха Vox AC30 к выпуску усилителей на EL84 подключились Selmer, Hohner и другие европейские фирмы[15]. Аналоги усилителей Vox массово производились и в США, но американские производители первого эшелона — Fender и Gibson — использовали EL84 лишь в единичных моделях 1970-х годов. Mesa/Boogie начала использовать EL84 в конце 1980-х годов, а затем выпуском усилителей на EL84 занялись Matchless Amplifiers, Budda[англ.] и другие производители нового поколения[15]. К этому времени EL84 приобрела репутацию «гитарной» — вероятно, навсегда[15]. Благодаря постоянному спросу гитаристов производство EL84 никогда не прерывалось; к концу XX века лампу производили в Китае, России (на саратовском «Рефлекторе»), в Сербии и Словакии; завод «Светлана» в Малой Вишере поставлял на рынки США собственную разработку SV83 (6П15П-В), конструктивно близкую к EL82 и EL83[15][43]. SV83 отличается от EL84 существенно бо́льшей чувствительностью и меньшим (не более 200 В) допустимым напряжением на экранирующей сетке[43].
Philips и Mullard рекомендовали использовать EL84 в однотактных УНЧ — в триодном и пентодном, и в двухтактных УНЧ — в триодном, пентодном и ультралинейном включении (с подключением экранирующих сеток к отводам от 20 % либо 43 % первичной обмотки выходного трансформатора. На практике ультралинейное включение эпизодически применялось и в однотактных УНЧ, например, в радиолах рижского радиозавода «Ригонда» и производных от них моделях других советских заводов[44]. Из-за высокого уровня нелинейных искажений выходные каскады на EL84 обычно охватываются петлёй общей отрицательной обратной связи; глубина ООС должна быть не менее 7. При меньших её значениях ООС не улучшает, а ухудшает звучание, порождая неблагозвучные высшие гармоники.
Показатель | Единицы измерения |
Однотактный усилитель | Двухтактный усилитель | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Триодный режим | Пентодный режим | Триодный режим | Ультралинейный режим | Пентодный режим | ||||||||
Отвод от 43 % первичной обмотки |
Отвод от 20 % первичной обмотки | |||||||||||
Напряжение питания | В | 250 | 250 | 250 | 250 | 300 | 250 | 300 | 250 | 300 | 250 | 300 |
Сопротивление катодного смещения каждой лампы | Ом | 560 | 560 | 390 | 270 | 390 | 270 | 270 | 270 | |||
Ток анода каждой лампы | мА | 20 | 24 | 28 | 40 | 28 | 40 | 31 | 36 | |||
Ток экранирующей сетки каждой лампы | мА | 3,5 | 4 | |||||||||
Оптимальное сопротивление нагрузки (между двумя анодами) | кОм | 10 | 10 | 6 | 8 | 6 | 8 | 8 | 8 | |||
Среднеквадратическое напряжение возбуждения (между двумя сетками) | В | 16,5 | 20 | 16,8 | 16 | 17 | 18,3 | 16 | 20 | |||
Максимальная выходная мощность | Вт | 3,4 | 5,2 | 10,1 | 11 | 14,4 | 15,4 | 11 | 17 | |||
Коэффициент нелинейных искажений на максимальной выходной мощности | 2,5 % | 2,5 % | 0,72 % | 0,7 % | 0,85 % | 1,17 % | 3 % | 4 % | ||||
Ток, потребляемый каждой лампой на максимальной выходной мощности | мА | 21,5 | 26 | 47 | 45 | 55 | 48,5 | 45 | 57 |
Фиксированное смещение EL84 недопустимо: в этом режиме миниатюрная лампа, работающая на пределе допустимой мощности, склонна к тепловому разгону. Абсолютно все типовые решения предполагают автоматическое смещение лампы катодным резистором, шунтированным по переменному току электролитическим конденсатором — таким образом, по постоянному току смещение является автоматическим, а по переменному — по сути фиксированным.
Ёмкость шунтирующего конденсатора в исторических конструкциях 25…50 мкФ (что соответствует частотам среза 50…100 Гц), в современных усилителях порядка 470 мкФ (частота среза примерно 5 Гц)[46]. Дальнейшее снижение частоты среза нежелательно — оно усугубляет искажения из-за сдвига рабочей точки при перегрузке усилителя[46][47]. Mullard и GEC рекомендовали использовать в каждом плече двухтактной схемы собственные, независимые цепи катодного смещения — что снимает необходимость подбора ламп по току покоя. На практике производители использовали и одиночные цепи катодного смещения: например, в радиоле 1964 года «Симфония» применялась одиночная RC-цепь[48], в модифицированом варианте «Симфонии» она была дополнена балансирующим потенциометром[49], а в асимметричном выходном каскаде «Ригонды-102» конструкторы применили общий катодный резистор без шунтирующего конденсатора[50].
Оптимальная величина сопротивлений между сетками и общим проводом — 470 кОм, разделительных конденсаторов на входе усилителя — 0,1 мкФ (частота среза входного ФНЧ 3 Гц)[46]. Традиционная величина антизвонных резисторов в цепях управляющих сеток — 4,7 кОм; необходимость в этих резисторах определяется монтажом усилителя[46]. В типовых конструкциях Mullard и GEC антизвонные резисторы величиной 47 Ом включались и в цепи экранирующих сеток. Вероятно, помимо основной функции эти резисторы также снижают нелинейные искажения ценой незначительного снижения выходной мощности[46]. Во многих серийных устройствах (усилители Leak[46], радиолы «Симфония»[48]) эти резисторы отсутствовали[46].