УМЗЧ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ВЫХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

А. МАСЛОВ, г. Жуковский Московской обл.

Все больше убеждаюсь на собственном радиолюбительском опыте в верности положений статьи [1] о зависимости характера звучания ("ламповое" или "транзисторное") от работы системы УМЗЧ — громкоговоритель. Особенности звучания АС связаны вовсе не с элементной базой УМЗЧ и не с наличием или отсутствием ООС, а в значительной степени с его (УМЗЧ) выходным сопротивлением, поэтому поделюсь результатами своих исследований.

После многих экспериментов с транзисторными УМЗЧ (с различной обратной связью [2] и вовсе без нее), каждый раз сравнивая звучание с "эталоном" в виде УМЗЧ ламповой радиолы "ВЭФ-Радио" (однотактный, пентодный, с ультралинейным включением лампы и неглубокой общей ООС), я пришел к следующему выводу. Общепринятое мнение о благоприятности низкого (желательно "нулевого" или даже отрицательного) выходного сопротивления УМЗЧ для воспроизведения низких частот не всегда верно. Если выходное сопротивление УМЗЧ составляет приблизительно 20...50% от сопротивления громкоговорителя (при этом говорить о глубоком демпфировании не приходится), мягкое звучание контрабаса в джазе приятнее (конечно, чисто субъективно). С другой стороны, при прослушивании рока, современной электронной музыки с "напористым" басом требуется более сильное демпфирование громкоговорителя. Складывается забавная ситуация, когда для каждого стиля музыки желательно иметь свой УМЗЧ: для джаза — лучше ламповый и без общей ООС, для рока — транзисторный с глубокой ООС по напряжению (ООСН), обеспечивающей малое выходное сопротивление.

В связи с этим предлагаю опробованное на макете устройство, которое "примиряет" это противоречие. Регулируемое выходное сопротивление УМЗЧ позволяет плавно превращать по характеру звучания транзисторный усилитель в "ламповый триодный" или в "пентодный" без ООС, но без характерно высокого для пентодов коэффициента третьей гармоники. Это превращение УМЗЧ возможно с помощью переменных резисторов, которые переводят ООС по напряжению в ООС по току через нагрузку при неизменном коэффициенте передачи устройства.

Схема макета УМЗЧ приведена на рис. 1. Регулировка выходного сопротивления происходит следующим образом: в нижнем крайнем по схеме положении движков сдвоенных переменных резисторов R4.1, R4.2 возникает только ООСН, глубина которой определяется соотношением резисторов R3, R1 и исходным коэффициентом усиления DA1 без ООС. В другом крайнем положении движков переменные резисторы создают только ООС по току (ООСТ). При этом, в зависимости от сопротивления нагрузки (4 либо 8 Ом), замыкают или размыкают переключатель SA1, изменяющий сопротивление датчика тока (R5, R6).

При перемещении движков переменных резисторов общий коэффициент усиления устройства, условно говоря, не изменяется. Условно, поскольку коэффициент передачи по напряжению в режиме с ООСТ связан с частотной зависимостью импеданса громкоговорителя. Изменяется только выходное сопротивление УМЗЧ от близкого к нулю до нескольких десятков килоом. Желаемая его величина устанавливается на слух по субъективно более приятному звучанию музыкального произведения соответствующего стиля.

Сдвоенные переменные резисторы R4 должны быть обязательно группы А (с линейной характеристикой регулирования). Вместо переменных резисторов можно применить любой переключатель на два направления и 11 положений с цепочкой резисторов по 680 Ом (2x10 шт.). Правда, в этом случае для предотвращения резких щелчков и возможного выхода из строя громкоговорителя при изменении выход-

ного сопротивления УМЗЧ нужно каждый раз предварительно выключать питание УМЗЧ, что снижает оперативность при подборе желаемого характера звучания.

При желании можно изменить коэффициент усиления УМЗЧ, но при этом необходимо выполнение следующих соотношений:

KL = R3/R1=RH/RoxR2/R1;

RH/Rfl=10; R2 = 5R4.

Здесь под RH понимается паспортное значение сопротивления громкоговорителя на частоте 1000 Гц; Rn — сопротивление датчика тока.

И еще одно: обратная связь переменной глубины — "вещь" тонкая и капризная, а сочетание разных видов ООС — тем более. Поэтому, перед тем как использовать в рассматриваемой схеме какой-либо другой УМЗЧ (аналогами MDA2020 являются TDA2020,

К174УН11 [3]), желательно путем подбора цепей коррекции добиться устойчивости (отсутствия самовозбуждения) при включении усилителя по схеме повторителя (рис. 2). Здесь А1 — УМЗЧ без цепи общей ООС.

Основным недостатком схемы рис. 1 является наличие механических контактов в цепи обратной связи (резисторы R4 или заменяющий их переключатель). Кроме того, сопротивление датчика тока (Rfl) ограничивает максимальное значение коэффициента демпфирования даже при "нулевом" выходном сопротивлении УМЗЧ.

В качестве УМЗЧ целесообразно выбрать микросхему с малым собственным коэффициентом гармоник без ООС.

Мощность и тип резисторов R5, R6, а также их сопротивление можно изменять в некоторых пределах в зависимости от выходной мощности УМЗЧ, заданных коэффициента усиления и входного сопротивления УМЗЧ.

Такой усилитель можно с успехом использовать для исследования свойств электродинамических головок во всем диапазоне рабочих частот при различном импедансе. Например, некоторые головки мало чувствительны к выходному сопротивлению усилителя, другие — более чувствительны (высокие интермодуляционные искажения на средних частотах).

ЛИТЕРАТУРА

1. Агеев С. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? — Радио, 1997, № 4, о. 14-16.

2. Маслов А. Комбинированная обратная связь в УМЗЧ. - Радио, 2001, № 6, с. 16, 17.

3. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1989, с. 114.

От редакции. В предлагаемой структуре регулятора обратной связи требуются сдвоенные переменные резисторы. Можно, однако, упростить эту схему, "трансформируя" обратную связь УМЗЧ одним переменным резистором, как показано на рис. 3.

Результат тот же: в левом положении движка выходное сопротивление УМЗЧ минимально, в правом — максимально. По отношению к громкоговорителю минимальное выходное сопротивление источника сигнала ограничено сопротивлением включенного в цепь нагрузки датчика тока и составляет около десятой доли сопротивления нагрузки. Для демпфирования большинства громкоговорителей такого соотношения вполне достаточно.

Для повышения устойчивости работы УМЗЧ совсем не обязательно корректировать его АЧХ под "единичное" усиление. Рекомендуем воспользоваться рекомендациями, содержащимися в статье А Сырицо "Особенности УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением", опубликованной в "Радио", 2002, № 2, с. 16, 17.