Высококачественный усилитель

В. Чернявский

Описываемый усилитель низкой частоты предназначен для высококачественного воспроизведения граммофонных записей и радиопередач. Его выходная мощность 10 Вт при коэффциенте гармоник, не превышающем 0,5%; полоса пропускания 15…20 000 гц.

Отличительной особенностью этой конструкции является применение в ней специального «динамического фильтра шумов». Этот фильтр автоматически сокращает полосу пропускания усилителя, если воспроизводимая грамзапись или радиопередача сопровождается, шумами и восстанавливает полную полосу пропускания при отсутствии шумов на его входе.

Конструктивно усилитель выполнен в виде двух самостоятельных блоков — блока предварительного усиления с динамическим фильтром шумов и блока оконечного усиления с двумя выпрямителями, питающими весь усилитель.

БЛОК ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ

В первой ступени блока предварительного усиления работает лампа типа 6 C5 (Л1)). Ее можно заменить лампой 6С2С (6Ж5) или 6Ж8 (6SJ7) в триодном соединении. Однако при этом получаются несколько худшие результату. Эта ступень на принципиальной схеме усилителя (рис. 1) обнесена пунктиром.

Схема высококачественного усилителя.

Рис. 1а. Блок предварительного усиления с динамическим фильтром.

Рис. 1б. Блок оконечного усиления с выпрямителями.

На входе ступени имеется компенсированный регулятор, громкости, а на ее выходе — регуляторы тембра, позволяющие в широких пределах (до 28-30 дБ на крайних частотах полосы) усиливать или ослаблять как низшие, так и высшие частоты усиливаемого спектра частот (рис. 2) практически без изменения усиления на средних частотах.

Рис. 2.

Частотные искажения могут возникнуть на узком участке средних частот за счет фазовых сдвигов в разделительных цепях.

С движков потенциометров R4 и R7 регуляторов тембра напряжение нч поступает на последующие ступени усиления.

ДИНАМИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

Вместо обычного фильтра, подавляющего шумы граммофонной иглы, в усилителе имеется специально разработанный динамический фильтр. Несмотря на некоторую сложность этого фильтра, его можно рекомендовать радиолюбителям, желающим получить высококачественное воспроизведение грамзаписей и радиопередач.

Позволяя избавиться от шумов, сопровождающих воспроизведение грамзаписей и радиопередач, динамический фильтр в то же время не устраняет из передачи высшие частоты, если уровень их достаточен для маскировки шумов и не вносит дополнительных искажений.(Исследование предлагавшихся ранее схем с реактивными лампами показало, что они вносят дополнительные искажения и не обеспечивают достаточно полного подавления шумов.)

Динамический фильтр состоит из управляемой части, содержащей лампы Л2 и Л3, и управляющей: части с лампами Л4 - Л7. Действует динамический фильтр следующим образом. С потенциометров R4 и R7 регуляторов тембра сигнал подается на сетку левого триода лампы 6Н7 (Л2), Усиленное этим триодом напряжение НЧ через конденсатор С9 и контакты переключателя П1а поступает на оконечный усилитель (через контакты УО) и, кроме того, через конденсатор С10. На управляющую сетку пентода Л3 типа 6КЗ.

Напряжение, усиленное лампой Л3, поступает в анодную цепь левого триода лампы Л2. Кроме того, напряжение звуковой частоты из анодной цепи лампы Л3 через конденсатор C12 подается в цепь сетки правого триода лампы Л2. Так как триоды лампы Л2 имеют общее катодное сопротивление связи R11, то напряжение, приложенное я сетке правого триода, для левого триода будет напряжением положительной обратной связи.

Элементы связи между электродами ламп Л2 и Л3 выбраны таким образом, что совместным действием отрицательной и положительной обратных связей при нулевом смещении на первой и третьей сетках пентода Л3 обеспечивает крутой спад частотной характеристики ступени, работающей на левом по схеме триоде лампу Л2 , в области высших частот.

При указанных в схеме данных деталей снижение усиления начинается с частоты 1000 Гц и достигает 30 дб на частоте 10000 гц. Такое снижение усиления на высших частотах вполне достаточно для полного подавления шумов.

Подавая от управляющей части схемы отрицательное смещение на первую и третью сетки Лампы Л3 типа 6КЗ, обладающей, как известно, характеристикой с переменной крутизной, можно уменьшать усиление ступени с этой лампой, а вместе с тем и действие обратных связей.

По мере увеличения этого смещения действие обратных связей ослабляется и усиление ступени, работающей на левой части лампы Л2 в области высших частот, повышается. При отрицательном смещении, равном 60 В, влияние обратных связей на форму частотной характеристики этой ступени практически прекращается, и усиление на высших частотах полисы пропускания делается практически равным усилению на средних частотах. Влияние напряжения смещения, подаваемого в цепь первой и третьей сеток лампы Л3, иллюстрируется кривыми рис. 3.

Рис. 3.

Управляющая часть схемы динамического фильтра работает следующим образом: сигнал, поступающий на вход предварительного усилителя после усиления пентодам 6Ж8 (Л4) и триодиой частью лампы 6Г2 (Л5), выпрямляется одним из диодов последней. Благодаря малым величинам переходных емкостей С16 и С18 частотная характеристика этого канала в области высших частот имеет подъем. На этот диод подается напряжение задержки с сопротивления смещения R25, включенного в общую цепь катодов ламп Л6 и Л7. Постоянная слагающая напряжения, выпрямленного диодом через сопротивления R27 и R29, поступает как управляющее напряжение на первую и третью сетки лампы Л3 и одновременно на сетку лампы Л7 (6C2C). От действия этого напряжения анодный ток лампы Л7 снижается, напряжение задержки уменьшается, а величина постоянной составляющей выпрямленного напряжения увеличивается. При малых сигналах напряжение смещения на сетке лампы Л2 составляет около минус 5 в, ее анодный ток близок к нулю и она дает очень малое усиление.

При уменьшении ее напряжения смещения до минус 2 в (для чего необходимо подать на сетку лампу Л7 смещение около 10 в) усиление лампы Л5 достигает максимальной величины. Так как положение перегиба амплитудной характеристики канала управляющей части динамического фильтра определяется главным образом возникновением положительной обратной связи по постоянному току, эта характеристика имеет резкий подъем после определенной величины выпрямленного напряжения (рис. 4).

Рис. 4.

Крутой перегиб амплитудной характеристики обеспечивает возможность получить резко ограниченный порог шумоподавления при полном воспроизведении высших частот, амплитуда которых только незначительно превышает уровень шумов.

Ступень с лампой Л6 (6Н8С) необходима для следующих целей: к управляющим электродам лампы Л3 напряжение смещения должно быть подведено е достаточной степени отфильтрованным от переменной составляющей. Но постоянная времени фильтра R29C21 через который подается это напряжение, сравнительно велика. Поэтому при отсутствии ступени на лампе Л6 резкие ударные звуки (высшие ноты рояля, трензель, литавры и т. д.) звучали бы с характерными искажениями. Эта ступень автоматически изменяет постоянную времени фильтра R29C21. При появлении напряжения смещения от диодного детектора минус его подается на сетку и катод левого триода лампы Л6. Так как анод этого триода имеет положительный потенциал относительно своего катода, через триод потечет ток, и конденсатор С21 зарядится. Так как лампа Л6 имеет малое внутреннее сопротивление, то процесс этот длится короткое время. После того, как напряжения на аноде и катоде лампы уравняются, действие лампы прекратится и ток пойдет через фильтр R29C21, имеющий сравнительно большую постоянную времени. Правый триод лампы Л6 обеспечивает быстрый разряд конденсатора C21 после превращения действия управляющей части.

Регулировка порога шумоподавления производится следующим образом: потенциометр R23 сначала устанавливается в положение, обеспечивающее максимальное усиление управляющего канала, а затем усиление с его помощью постепенно снижают. При определенном положении ползунка потенциометра й2з наблюдается резкое возрастание шумов. После этого нужно немного передвинуть ползунок в сторону увеличения усиления; при этом шумы резко уменьшатся. Отрегулированная таким образом управляющая часть динамического фильтра работает у начала крутого перегиба амплитудной характеристики.

Элементы схемы динамического фильтра коммутируются переключателем с контактами П1а, П1б и П1в. Когда он установлен в положение 1, включена в работу вся схема динамического фильтра. При переводе его в положение 2 выключается ступень изменения постоянной времени. В положении 3 динамический фильтр выключается и напряжение с регуляторов тембра подается непосредственно на оконечный усилитель, минуя ступень с лампой Л2.

Выключение ступени на лампе Л6 может оказаться необходимым при воспроизведении грампластинок, имеющих радиальный «бой», или радиопередач в условиях значительных индустриальных и атмосферных помех. При воспроизведении «нешумящих» передач динамический фильтр также может быть выключен.

БЛОК ОКОНЕЧНОГО УСИЛЕНИЯ

Один триод первой лампы Ля (6Н8С) блока оконечного усиления используется как усилитель напряжения, а второй — в качестве фазовращателя.

Вторая лампа Л9 (6Н7) работает в двухтактной самобалансирующейся ступени усиления напряжения. Третья и четвертая лампы — лучевые тетроды Л10 и Л11 (Г-807), включенные как триоды, работают в оконечной двухтактной ступени в режиме класса А. В катоды этих ламп включено сопротивление R51 в 340 Ом.

Все ступени блока оконечного усиления охвачены широкополосной отрицательной обратной связью, подаваемой со звуковой катушки динамическою говорителя в катодную цепь лампы Л8. Чтобы получить отрицательную обратную связь необходимой глубины (24 дб), сопротивление Рх должно иметь величину

где Rз — сопротивление звуковой катушки громкоговорителя.

Ступень переворачивания фазы выполнена по схеме с раздельными нагрузками в катоде и аноде. Сетка триода этой ступени непосредственно соединена с анодом левого триода, что полностью устраняет фазовые искажения на крайних частотах звукового диапазона. Параллельно сопротивлению R35 анодной нагрузки первой ступени включена цепь фазовой коррекции, состоящая из сопротивления R33 и конденсатора С24. Без этой цепи усилитель самовозбуждается на сверхзвуковых частотах.

Усиление плеч двухтактной ступени усиления напряжения с лампой Л9 автоматически выравнивается благодаря наличию нешунтированного конденсатором сопротивления R43, включенного в общую катодную цепь указанной лампы.

Эквивалентное выходное сопротивление оконечной ступени Raa= 10 000 Ом.

Лампы типа Г-807 в оконечной ступени могут быть заменены лампами 6ПЗС, однако срок их службы будет меньше нормального, так как они будут работать при повышенных напряжениях на аноде и экранирующей сетке.

В выпрямителях, питающих блоки предварительного и оконечного усиления, работают два кенотрона (Л12 и Л13) типа 5Ц4С. Выпрямитель, питающий оконечную усилительную ступень, имеет П-образный сглаживающий фильтр. Входной конденсатор этого фильтра С34 бумажный, на рабочее напряжение 600 в.

В выпрямителе, подающем напряжение на все ступени предварительного усиления, достаточная фильтрация обеспечивается применением вместо выходного конденсатора сглаживающего фильтра газовых стабилизаторов напряжения Л14Л15 типа CГ4C (150С5-30), соединенных последовательно. Накал ламп блоков оконечного и предварительного усилителей питается от отдельных обмоток.

ДЕТАЛИ И МОНТАЖ

Данные конденсаторов и сопротивлений, применяемых в усилителе, приведены на принципиальной схеме усилителя (рис. 1).

Сопротивления R47, R51 и R52 должны быть мастичные. При применении проволочных сопротивлений может возникнуть паразитная генерация на ультразвуковых частотах.

Силовой трансформатор Tp1 имеет сердечник из пластин Ш-40; толщина набора 60 мм. Обмотки I и II имеют по 211 витков провода ПЭ 0,64; при питании от сети с напряжением 220 в эти обмотки соединяются последовательно, а при напряжении сети 110...127 В — параллельно. Обмотка III состоит из 850 + 850 витков провода ПЭ 0,35; секции а и б имеют по 290 витков, а секции в и г — по 560 витков. Обмотки IV, V содержат по 10 витков провода ПЭ1,2. Обмотки VI и VII имеют по 13 витков такого же провода. Статический экран между первичной и вторичной обмотками представляет незамкнутый виток из фольги толщиной 0,05 мм.

Сердечник выходного трансформатора Тр2 собран из пластин Ш-32; толщина набора 32 мм (рис. 5).

Первичная обмотка состоит на четырех секций по 1000 витков Провода ПЭ 0,17. Вторичная обмотка имеет 78 витков ПЭ 1,0. Экран такой же конструкции, как и у силового трансформатора.

Размеры шасси блока предварительного усиления даны на рис. 6, а, а блока оконечного усиления и выпрямителя — на рис. 6, б. При монтаже рекомендуется придерживаться указанного размещения деталей на шасси.

Блок предварительного усиления соединяется с блоком оконечного усилителя и выпрямителя кабелем с фишкой, изготовленной из цоколя перегоревшей лампы. Панелька для включения фишки устанавливается на боковой стенке шасси блока оконечного усиления. Длина соединительного кабеля не должна превышать 1...1,5 м.

РАДИО № 11, 1951, с. 40.