Сложные схемы ламповых УМЗЧ принципиальные схемы ламповых усилителей мощности описание ламповых усилителей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       
 

 

 

 

Сложные схемы ламповых усилителей

 

Одноканальные схемы УМЗЧ

    К сложным схемам ламповых усилителей, в отличие от уже рассмотренных простых, можно отнести такие УМЗЧ, в которых присутствуют в совокупности как минимум три из пяти следующих признаков: имеется предварительный усилитель, выходной каскад собран по двухтактной схеме, полоса частот усиления разделена на два и более каналов, выходная мощность превышает 2 Вт, общее количество ламп в одном канале усиления больше трех. Впрочем, многоканальные схемы не так уже часто встречаются в радиолюбительском творчестве, хотя и чаще, чем это делала наша отечественная промышленность в былые годы. Но даже без этого признака, все равно предыдущая схема болгарина Кусева не вошла в число сложных, ведь в одном канале у нее всего 2,5 лампы, схема одноканальная, а выходной усилитель - однотактный.
    А вот на первый взгляд более простая схема высококачественного УМЗЧ из сборника Гендина Г. С. (МРБ-1965) имеет достаточно отличительных признаков, чтобы ее можно было отнести к разряду сложных (рис.12). Выходная мощность усилителя, собранного на двух лампах 6ФЗП типа триод-пентод превышает 4 Вт, а качество звучания - выше всяких похвал. Усилитель предназначен для воспроизведения грамзаписи, поэтому его входной сигнал 250 мВ, полоса воспроизводимых частот 50...14000 Гц при неравномерности АЧХ 1 %, коэффициент нелинейных искажений не превышает 2 % при номинальной мощности.

Принципиальная схема лампового усилителя Г.С. Гендина
Рисунок 12 Принципиальная схема лампового усилителя Г.С. Гендина

    Наибольшую сложность при налаживании ламповых усилителей мощности с двухтактным выходом вызывает обеспечение симметричности обеих плеч усиления каскада. Перед конструктором стоят несколько задач, которые сложны сами по себе, а в совокупности они доставляют сильную головную боль, ибо если их оставить нерешенными, то преимущества двухтактного каскада превращаются в свою противоположность. Напомню преимущества двухтактной схемы. Это и отсутствие четных гармоник в нагрузке, что уменьшает коэффициент нелинейных искажений, и отсутствие нечетных гармоник в цепи питания, что облегчает требования к блокирующим конденсаторам в фильтре источника питания и обеспечивает дополнительный запас устойчивости усилителя. На устойчивость работает также уменьшение выходной емкости ламп, что существенно влияет на работу УМЗЧ на высоких частотах. И, наконец, при двухтактном соединении ламп возрастает выходное сопротивление каскада, а это позволяет поднять добротность контура, образованного первичной обмоткой выходного трансформатора и параллельным ему конденсатором, и улучшить фильтрующую способность нагрузки в отношении высших гармоник полезного сигнала.
    Решение задачи реализации достоинств двухтактной схемы усилителя рассмотрим на примере данного УМЗЧ. Во-первых, нужно подобрать лампы Л1 и Л2, вернее их пентодные части так, чтобы у них были одинаковыми характеристики, в частности, входное и выходное сопротивление и проницаемость, равенство которых позволяет надеяться на совпадение статических ВАХ обеих ламп. Во-вторых, следует обеспечить симметричный режим по постоянному току, то есть одинаковое анодное питание и смещение, причем, если не удалось подобрать совершенно идентичные лампы, а это гарантировано в большинстве случаев, то режим нужно подобрать так, чтобы привести характеристики ламп к идентичности. Как видно на схеме (рис.12), все режимные элементы и питающие напряжения обеих плеч одинаковые, но подчеркнем еще раз - это возможно только при идентичности характеристик ламп. Подстройка режимов до полной симметричности является самостоятельной задачей каждого, кто пытается повторить чужую схему. В-третьих, нужно обеспечить симметричность нагрузки, в качестве которой выступает первичная обмотка выходного трансформатора Тр1. Для этого наматывают первичную обмотку двойным проводом в количестве 1500 витков провода ПЭВ 0,15 на сердечнике Ш20хЗО по 5 слоям в 500 витков, перемежая их 4 слоями вторичной обмотки по 24 витка каждый, всего 96 витков. Средней точкой первичной обмотки, к которой подводится напряжение питания, станет соединение начальных концов провода, а конечные выводы подсоединяются к анодам ламп. В-четвертых, на управляющие сетки обеих ламп выходного каскада напряжение возбуждения подается в противофазе, поэтому с анода триода Л1 большая часть сигнала подается напрямую на сетку пентода Л1, а часть его с подстроечного резистора R12, который регулирует амплитуду входного сигнала на сетке пентода Л2, подается на фазоинвертор - триод лампы Л2. Кроме того, в цепи сетки пентода Л2 для выравнивания фазовых соотношений при прохождении входным сигналом неидентичных цепей добавлена цепочка R9-C5. Вот теперь можно считать двухтактный каскад симметричным и наслаждаться качеством звучания.
    Однако, это еще не все. Для того, чтобы УМЗЧ работал еще устойчивее при таких предельных для ламп 6ФЗП значениях выходной мощности, весь усилитель охвачен ООС с выхода на катод входного триода Л1 через делитель R7-R4, а с него на сетку через резистор R3. Местные ООС имеются также в каждом каскаде. Вызывает уважение и фильтр в цепи питания С10-Др1-С11, уменьшающий коэффициент пульсаций анодного напряжения до 0,1%.


    Следующий УМЗЧ для воспроизведения грамзаписи Г. Крылова едва ли сложнее предыдущего. Выходная мощность его 6 Вт при коэффициенте нелинейных искажений 3%; при выходной мощности 4 Вт коэффициент нелинейных искажений 1%. Неравномерность частотной характеристики в диапазоне от 25 гц до 16 кГц - 1 дБ. Чувствительность с входа - 170 мВ. Уровень фона -55 дБ. Особенностью усилителя (рис.13), который состоит из каскада предварительного усиления, двухтактного выходного каскада и выпрямителя, является своеобразная схема возбуждения оконечного каскада без использования фазоинвертора.

Принципиальная схема лампового усилителя мощности Г Крылова
Рисунок 13 Принципиальная схема лампового усилителя мощности Г Крылова

    Сигнал с регулятора громкости R1 подается на управляющую сетку лампы типа 6Ж1П, усиливается ею и поступает на управляющую сетку выходной лампы Л2 типа 6П15П. Напряжение сигнала с катода лампы Л2 поступает далее на катод лампы ЛЗ.
    Напряжение сигнала U подаваемое на лампу ЛЗ, можно определить из формулы:
    U= (I1 - I2)(R7 + R8),
    где I1 и 12 - переменные составляющие токов Л2 и ЛЗ. Увеличить это напряжение не представляется возможным, поскольку для хорошего использования лампы ЛЗ ток И должен быть близок к 12, а увеличивать сопротивление резистора R8 нельзя из-за снижения анодного напряжения. Стало быть, данная схема представляет интерес только при использовании ламп с большой крутизной, работающих при малом напряжении возбуждения. Из распространенных ламп этому требованию удовлетворяет пентод 6П15П.
    Для уменьшения нелинейных искажений и снижения выходного сопротивления усилитель охвачен отрицательной обратной связью глубиной 14 дБ. Напряжение обратной связи снимается с вторичной обмотки выходного трансформатора и через резистор подается на катод лампы Л1.
    Силовой трансформатор собран на сердечнике из пластин Ш32, толщина набора 32 мм, окно 16x48 мм. Сетевая обмотка содержит 880, а анодная 890 витков провода ПЭЛ 0,33, накальная обмотка состоит из 28 витков провода ПЭЛ 0,8.
    Выходной трансформатор (рис.14) выполнен на сердечнике из пластин Ш26, толщина набора 26 мм, окно 13X39 мм. Первичная обмотка содержит 1200Х 2 витков провода ПЭВ-2 0,19, вторичная - 88 х 3 витков провода ПЭВ-2 0,47. Необходимо строго выдержать равенство чисел витков секций вторичной обмотки и соединить секции параллельно.

Принципиальная схема и схема намотки выходного трансформатора лампового усилителя мощности Г. Крылова
Рисунок 14 Принципиальная схема и схема намотки выходного трансформатора лампового усилителя мощности Г. Крылова

    Усилитель смонтирован на шасси из алюминия толщиной 1,5 мм размером 240x92X53 мм. Первый каскад должен быть максимально удален от к силового и выходного трансформаторов. Корпус к потенциометра R1 следует соединить с шасси.
    Расстояние между силовым и выходным трансформаторами должно быть не менее 15 мм. Оси их катушек должны быть взаимно перпендикулярны.
    Налаживание усилителя сводится к регулировке величины обратной связи изменением сопротивления резистора R10. Если усилитель возбуждается, то выводы вторичной обмотки выходного трансформатора следует поменять местами. Чтобы избежать самовозбуждения усилителя на ультразвуковых частотах, глубину обратной связи не следует делать более 15 дБ.
    Мостовой выпрямитель на диодах Д209 можно заменить селеновым выпрямителем ABC - 120-270. Конденсаторы С5, Сб желательно заменить одним конденсатором емкостью 150 мкФ на напряжение 300 В. Громкоговорители акустического агрегата должны иметь полное сопротивление 8-10 Ом. Автор применил два громкоговорителя 5ГД10, соединенные последовательно.


    Классическое использование свойств двухтактной схемы можно наблюдать в "простом* УМЗЧ К.Х. Михайлова (Р-8/57). В этом 6-ти ваттном усилителе (рис.15) на входе стоит лампа Л1 - двойной триод 6Н2П, одна половина которого возбуждает одно плечо оконечного каскада ЛЗ и вторую половину этой же лампы Л1, последняя в свою очередь служит фазойнвертором для возбуждения лампы Л2. Путем подбора резисторов R6, R11 подбирается режим обеспечения симметричного возбуждения двухтактной схемы.

Принципиальная схема лампового усилителя мощности К.Х.Михайлова
Рисунок 15 Принципиальная схема лампового усилителя мощности К.Х.Михайлова

    Особенностью схемы является наличие раздельного регулятора тембра на входе УМЗЧ, величина входного напряжения при этом достигает 125 мВ. Кроме того, для обеспечения устойчивости усилителя в широком диапазоне частот введена частотно-зависимая ООС R5, R11, R15-C9, R16-C10. Показательным для такой простой схемы является использование накальной цепи оконечного каскада с симметричным заземлением средней точки, а для входного каскада используется пониженное напряжение накала 5 В для снижения уровня внутренних шумов лампы Л1. Как и в предыдущей схеме катоды обеих ламп оконечного каскада Л2 и ЛЗ подсоединены к одному резистору R12, что обеспечивает дополнительную регулировку симметричности режима.


Принципиальная схема лампового усилителя Ф.Кюне
Рисунок 16 Принципиальная схема лампового усилителя Ф.Кюне

    На рис.16 приведена схема сравнительно простого лампового усилителя мощности с ультралинейной характеристикой немецкого специалиста Ф. Кюне. Это устройство конструктивно объединяет переключатель входов, предварительный усилитель для электромагнитного звукоснимателя с фильтром низших и высших звуковых частот, регуляторы тембра, а также оконечный каскад и блок питания. При наличии высококачественного выходного трансформатора воспроизводимая полоса частот (при установке регуляторов тембра в среднее положение) имеет линейную характеристику в диапазоне от 50 до 30 000 Гц. На частоте 30 Гц выходная мощность несколько падает.
    Входные гнезда 1, 2 и 3 предназначены для подключения источников программ, дающих сигнал напряжением порядка 500 мВ, т. е. для подачи сигнала с линейного выхода магнитофона, приемника или от пьезоэлектрического звукоснимателя. Гнездо 4 предусмотрено для подключения высококачественного электромагнитного студийного звукоснимателя. Оно соединяется с двухкаскадным предварительным усилителем, собранным на лампе Л5. В зависимости от положения переключателя П2 усилитель может пропускать либо всю полосу частот, либо когда включен конденсатор С16, -только средние и высшие частоты. Низшие же частоты, на которых могут возникать вибрации электродвигателя, заметно ухудшающие качество воспроизведения грамзаписи, срезаются.
    Конденсатор С17 в цепи сетки правого (по схеме) триода лампы Л5 и сопротивление R29 служат для подъема низших звуковых частот. В положении 5 переключателя П1 конденсатор С14 включается параллельно конденсатору С17 подъем низших частот несколько уменьшается. При трех первых положениях переключателя сетка правого (по схеме) триода лампы Л5 замыкается на землю, что позволяет пол передаче радиопрограммы или магнитной записи подавлять помехи со входа звукоснимателя. В положении 4 конденсатор С18 несколько срезает высшие звуковые частоты, в положении 5 этот эффект усиливается. Секция П16 закорачивает входы, которые в данный момент не используются. Следовательно, при повороте переключателя П1 в положения 1-3 поочередно включаются входы с тем же цифровым обозначением, в положениях 4 и 5-четвертый вход (грамзапись).
    Регуляторы тембра (R2-R4) помещены перед лампой Л1, а регулятор громкости R8 - за ней. Правый триод лампы Л2 выполняет функцию фазойнвертора, собранного по схеме с разделенной нагрузкой. Оконечный каскад на лампах ЛЗ и Л4 собран по ультралинейной схеме, создающей отрицательную обратную связь в цепи экранирующих сеток. Вторая цепь отрицательной обратной связи идет от вторичной обмотки выходного трансформатора через сопротивление R20 к катоду лампы Л2. Выходной трансформатор следует подбирать с учетом имеющегося громкоговорителя.
    Потенциометр R35 в цепи накала ламп предназначен для ослабления уровня фона. Кроме этого, сопротивления R36 и R37 в цепи накала лампы Л1 понижают напряжение накала до 4,5 В, тем самым уменьшая уровень шумов и фона. Эта, по словам Ф. Кюне, несколько необычная схема, а для многих радиолюбителей Союза, как, например, для Ю. Михайлова (рис.15) уже в 1957 году (!), вполне распространенная, в течение ряда лет с успехом применялась в цепи накала первой лампы различных усилителей, при этом понижение напряжения накала не сказывалось на работе ламп.


Принципиальная схема лампового усилителя А.Кузьменко
Рисунок 17 Принципиальная схема лампового усилителя А.Кузьменко

    Схема высококачественного лампового усилителя низкой частоты на 8 Вт А. Кузьменко (Р-5/57) похожа на предыдущую по многим параметрам, даже номиналы отдельных цепей совпадают. Автор этой конструкции (рис.17) полагает, что он достиг улучшения качества звучания за счет введения разнообразных обратных связей, среди которых ООС на экранные сетки через отводы 16 и IB выходного трансформатора Тр1, общая ООС через делитель R12-R30, местные ООС в цепях возбуждения всех каскадов.
    Существенным отличием данной схемы от предыдущей является наличие корректирующей цепочки R14-C7 в анодной цепи левого по схеме триода лампы Л2. С помощью этой цепочки достигается уменьшение завала АЧХ усилителя в области высоких частот, который возникает из-за влияния нескольких факторов, главными из которых можно считать именно наличие местных ООС, а также низкое качество выходного трансформатора Тр1.


Принципиальная схема лампового УМЗЧ С.Матвиенко
Рисунок 18 Принципиальная схема лампового УМЗЧ С.Матвиенко

    Более поздняя модель широкополосного лампового УМЗЧ С. Матвиенко (рис.18) еще более усложнена по сравнению с предыдущими. Чтобы достигнуть высококачественного звучания в 10-ваттном усилителе, в котором выходной каскад работает на пределе мощности, автор этой конструкции добавляет в схему свои элементы и цепи, которые помогают решить поставленную задачу - достичь высокого уровня равномерности АЧХ (не более 0,1 %) в широкой полосе частот 20...30000 кГц.
    Усилитель охвачен петлей ООС, которая работает в области средних частот - это цепочка R5-R29-R12-C8. Кроме того, все каскады охвачены местной ООС, причем в данном усилителе предвыходной каскад, который создает симметричное противофазное возбуждение почти "дословно" повторяет схему выходного каскада Г. Крылова (рис.13). Однако уже в оконечном каскаде наблюдаем дополнительную регулировку R27 величины катодного сопротивления ламп ЛЗ, Л4, благодаря которому имеется возможность симметрировать режимы обеих ламп, здесь же осуществлена ООС на экранные сетки с части витков первичной обмотки выходного трансформатора Тр1.
    В схеме также использованы все существующие возможности управления тембровою окраскою звукового сигнала. Предусмотрена раздельная регулировка тембра на уровне 12 дБ по высокой частоте R14-C9, СЮ и 14 дБ - на низкой R15-C14, Др1, а также применен тонкомпенсированный резистор регулировки громкости R3.
    Для стабильной работы УМЗЧ необходимо анодное питание с малым коэффициентом пульсаций, поэтому на выходе выпрямителя необходимо установить П-образный фильтр из дросселя и двух емкостей, как, например, в схеме Кусева (рис. 9) или Ген дина (рис.12).


Принципиальная схема лампового УМЗЧ Ф.Кюне
Рисунок 19 Принципиальная схема лампового УМЗЧ Ф.Кюне

    Далее идет серия разработок вышеупомянутого Ф. Кюне. Схема высококачественного усилителя на 10 Вт показана на рис.19. Регуляторы тембра с раздельным регулированием по высоким R1-C1, С2 и низким частотам R2, R3, R4 - СЗ, С4 и регулятор громкости R5 помещены на входе усилителя, чувствительность которого около 600 мВ.
    Каскад предварительного усиления собран на лампе /11. Верхний (по схеме) триод лампы Л2 работает в режиме усиления. Его управляющая сетка соединена непосредственно с анодом лампы Л1 (конденсатор связи отсутствует). Этим исключается элемент сдвига фазы, который при известных условиях мог бы вызвать нестабильность отрицательной обратной связи. Благодаря непосредственной связи управляющая сетка лампы Л2 находится под таким же высоким потенциалом (+70 в), как и анод лампы Л1. Поэтому напряжение на катоде этой лампы приходится повышать до 71,5 В. Разница в напряжении (1,5 В) и составляет требуемое сеточное смещение.
    Управляющая сетка верхнего триода через сопротивление R12 связана по постоянному току с нижним (по схеме) триодом лампы Л2. В результате этого, а также благодаря общему сопротивлению в цепи катода, на оба триода подается одно и то же напряжение смещения. Управляющая сетка нижнего триода через конденсатор СЮ соединена по переменному току с общим минусом, т. е. лампа управляется не сеткой, а катодом (аналогично каскодной схеме). Так как сигнал в цепи управляющей сетки нижнего триода сдвинут по фазе на 180° относительно управляющей сетки верхнего триода, к оконечным лампам подводятся напряжения, также сдвинутые по фазе на 180°. Такой способ поворота фазы отличается высокой симметричностью, хорошим усилением н отсутствием фазовых искажений. Схема оконечного каскада обычна.
    Корректирующая цепочка R6-C5, включенная параллельно нагрузочному сопротивлению лампы Л1, н фильтр в цепи отрицательной обратной связи, состоящей из конденсатора С8 и сопротивления R10, стабилизируют отрицательную обратную связь в диапазоне ультразвуковых частот.
    Для каскада предварительного усиления подбирают по возможности малошумящие высокостабильные сопротивления. Величины конденсатора С8 и сопротивления R10 выбирают с учетом полного выгодного сопротивления усилителя из следующей таблицы:

Выходное сопротивление усилителя, Ом
С8, пФ
R10, кОм
4
180
15
16
82
33

    Выходной трансформатор намотан на сердечнике броневого типа из трансформаторного железа толщиной 0,5 мм без воздушного зазора. Сечение среднего стержня сердечника 28x28 мм. Первичная обмотка состоит из четырех секций, каждая по 1650 витков провода ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,11 мм. Прокладки между слоями из бумаги толщиной 0,03 мм. Вторичная обмотка состоит из двух секций по 76 витков в каждой, намотанной двумя слоями провода той же марки диаметром 0,6 мм с прокладками из бумаги толщиной 0,1 мм.
    Последовательность намотки следующая. Первой на каркас наматывают одну из секций первичной обмотки, затем половину вторичной обмотки, после этого две секции первичной обмотки, потом другую половину вторичной, последняя наматывается четвертая секция первичной обмотки. Две средние секции первичной обмотки соединены параллельно и намотаны в одну сторону, а остальные - в противоположную. Обе крайние секции также соединены параллельно. Составленные таким образом группы включают последовательно. Также последовательно включают обе половины вторичной обмотки (при сопротивлении громкоговорителя 16 Ом).


Принципиальная схема еще одного лампового УМЗЧ Ф.Кюне
Рисунок 20 Принципиальная схема еще одного лампового УМЗЧ Ф.Кюне

    Следующий УМЗЧ Ф. Кюне на 20 Вт содержит мостовую схему включения нагрузки в оконечном двухтактном каскаде. В ней постоянная составляющая (рис.20) не течет через нагрузку, поэтому питание анодной цепи осуществляется помимо выходного трансформатора, и он представляет собой согласующий автотрансформатор.
    Трансформатор питания имеет две обмотки анодного напряжения (по 270 В каждая). Постоянное напряжение на электролитических конденсаторах С9 и СЮ составляет 290 В, напряжение в цепи катода при холостом ходе 18 В. Примечательно, что конденсаторы в блоке питания не соединены с корпусом.
    Напряжение смещения оконечных ламп Л2 и ЛЗ снимается с сопротивлений в цепи катода R13 и R14. Целесообразно одно из них сделать переменным, чтобы иметь возможность точно отрегулировать симметрию в обеих оконечных лампах. Напряжение на экранирующую сетку лампы одного плеча подается из анодной цепи лампы другого плеча. В цепи экранирующей сетки лампы ЛЗ включено переменное сопротивление R17, служащее для подавления фона переменного тока. В случае сильного фона необходимо перефазировать одну из обмоток трансформатора питания. Сопротивления R7, R10 и R12, R15 в цепях управляющих и экранирующих сеток оконечных ламп служат для защиты от возникновения генерации, их припаивают непосредственно к панелям ламп.
    Напряжение на катоде лампы Л1, верхняя половина которого работает в режиме усиления, а нижняя служит для поворота фазы, составляет 28 В. Управление нижним триодом осуществляется через общее сопротивление R5 в цепи катода, т. е. аналогично усилителю, схема которого приведена на рис.19. Для получения одинакового сеточного смещения для обоих триодов можно было бы как на рис.19 подключить управляющую сетку нижнего триода к точке соединения сопротивлений R1, R2, R5. Вместо этого в рассматриваемой схеме для нижнего триода применен делитель напряжения R3, R4, С2, который подает на управляющую сетку заданное напряжение и одновременно через конденсатор С2 замыкает ее на шасси. Емкость конденсатора С2 выбрана большой для того, чтобы на низших частотах возникала ООС и усиление на частоте 50 Гц подавлялось на 10 % (фон практически становится неслышным), а на частоте 20 Гц - на 50 %. Ниже 20 Гц усиление резко уменьшается. Такое построение схемы иногда вызывает некоторое недоумение, если сказать, что усилитель должен пропускать максимально широкую полосу частот. Однако радиолюбитель, имеющий опыт в обращении с высококачественными усилителями, знаком с их капризами. Тон с частотой 20 Гц практически не прослушивается. Тем более не слышны тоны более низкой частоты. Если же наш "слишком хороший" усилитель возбудится на очень низких, не воспринимаемых слухом частотах, то в результате перекрестной модуляции с прослушиваемыми тонами могут возникнуть помехи, сильно искажающие звуковую картину.
    Оконечный каскад усилителя охвачен отрицательной обратной связью. Оптимальная нагрузка оконечного каскада около 800 Ом. Однако даже при другой нагрузке (например, при 600 или 1600 Ом) выходная звуковая мощность составляет 17,5 Вт. К качеству выходного автотрансформатора Тр1 не предъявляют столь больших требований, как для обычных двухтактных каскадов. Каждая лампа работает на целую обмотку, а так как лампы по переменному току соединены параллельно, общее сопротивление обмотки уменьшается до 25 % от номинала. Для того чтобы получить полную симметрию и заземлить выходной зажим, средний отвод обмотки соединяют с шасси. Этот зажим служит одновременно нулевым проводом обмотки звуковой катушки, которая составляет часть общей обмотки автотрансформатора.

Расположение обмоток на каркасе трансформатора
Рисунок 21 Расположение обмоток на каркасе трансформатора

    На рис.21 показано расположение обмоток на каркасе автотрансформатора Тр1. Сердечник состоит из пластин трансформаторного железа, собранных без зазора. Сечение среднего стержня сердечника разно 7,3 см2. Обмотка I содержит 650 витков провода ПЭЛ 0,35; обмотка IV- 490 витков того же провода; обмотка II содержит 119 витков провода ПЭЛ 1,0; обмотка 111-41 виток того же провода.


    Еще одна схема высококачественного оконечного лампового УМЗЧ Ф. Кюне на 20 Вт представлена на рис.22. В основном данный усилитель повторяет рассмотренные прежде схемные решения, которые обеспечивают высококачественное звуковоспроизведение, но как оконечный усилитель он не содержит регулировок громкости и тембра, а также в нем предусмотрена возможность подключения громкоговорителей на разные номиналы нагрузочных сопротивлений. В положении переключателя, как показано на схеме, сопротивление динамических головок составляет 16 Ом. Ниже под схемой приведены положения переключателей для сопротивления 8 Ом (слева) и 4 Ом.

Принципиальная схема усилителя на 22 Вт Ф.Кюне
Рисунок 22 Принципиальная схема усилителя на 22 Вт Ф.Кюне

    Во всех перечисленных схемах Кюне применены лампы иностранного производства, порядок замены которых на отечественные приведен в конце книги в специальной таблице.
   Д ля обеспечения повышенной мощности выходного усилителя при сохранении качественного звучания часто применяют параллельное соединение ламп выходного каскада в каждом плече двухтактной схемы, как это сделано в 20-ваттном оконечном УМЗЧ В. Большою (Р-7/60).


    В схеме усилителя (рис.23) имеются всего два каскада - входной фазоинвертор на лампе 6Н2П двойном триоде и выходной оконечный каскад на четырех лампах-тетродах типа 6П14П. Все катоды выходных ламп Л2...Л5 соединены в одной точке на резисторе цепочки катодного автосмещения R12-C6, а сами тетроды по постоянному току включены как триоды. Это несколько снижает крутизну проходной ВАХ, но делает ее более линейной.


Рисунок 23

    В цепи анодного питания вместо кенотрона Л6 лучше поставить мостик из полупроводниковых диодов на величину обратного напряжения 400 В и прямой ток в открытом состоянии 0,5 А, а также добавить сглаживающий фильтр П-образного типа. К слову сказать, дроссель фильтра лучше всего выполнять на тороидальном сердечнике и закрывать его заземленным экраном. Трансформатор питания Тр2 стандартный на мощность 200 Вт.


    Аналогичный по схемотехническому решению, но более мощный УМЗЧ на 100 Вт В. Шушурина (МРБ-1967) предназначен для работы с аппаратурой ансамбля электромузыкальных инструментов, а также может быть использован для озвучивания небольших залов, клубных помещений.
    Номинальная выходная мощность усилителя 100 Вт. Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц не более 0,8%, на частотах 30 и 18000 Гц - не более 2%. В диапазоне частот 30-18000 Гц неравномерность частотной характеристики +1 дБ. Номинальная чувствительность 500 мВ, номинальное выходное напряжение на нагрузке 12,5 Ом - 35 В. Уровень помех усилителя относительно номинального выходного уровня около -70 дБ. Потребляемая от сети мощность 380 ВА.

Принципиальная схема лампового усилителя на 100 Вт В.Шушурина
Рисунок 24 Принципиальная схема лампового усилителя на 100 Вт В.Шушурина

    Принципиальная схема усилителя мощности приведена на рис.24. Первые два каскада выполнены на лампах Л1 и Л2а. Второй триод лампы типа 6Н6П (Л26) используется в фазоинверсном каскаде с разделенной нагрузкой (R10 и R12). Оконечный каскад усилителя собран по двухтактной схеме на лампах ЛЗ, Лб, причем для обеспечения необходимой мощности в каждом плече включены параллельно по две лампы.
    Для получения равномерной частотной характеристики и малых нелинейных искажений три последних каскада усилителя охвачены глубокой отрицательной обратной связью по напряжению. Напряжение обратной связи снимается с вторичной обмотки выходного трансформатора Тр2 и через цепочку R19C8 подается в цепь катода лампы Л2а.
    Лампы Л8-Л6 оконечного каскада работают в режиме АВ. Отрицательное смещение на их управляющие сетки подается от отдельного источника -однополупериодного выпрямителя на диоде Д7.
    Питание анодных цепей оконечных ламп осуществляется от двухполупериодного выпрямителя на диодах Д6-Д13, включенных по мостовой схеме, а питание экранирующих сеток этих ламп и анодных цепей ламп Л1 и Л2-от выпрямителя на диодах Д2-Д5. Фильтры выпрямителей - емкостные. Емкость фильтрующих конденсаторов выбрана такой, чтобы при изменении отдаваемой усилителем мощности от нуля до номинальной питающие напряжения изменялись не более чем на 10 %.
    Усилитель мощности в виде отдельного, полностью законченного в электрическом и конструктивном отношении блока смонтирован на металлическом шасси размерами 490X210X70 мм. Сверху на шасси установлены все электронные лампы, трансформаторы и электролитические конденсаторы. Остальные детали смонтированы в подвале шасси.
    Трансформатор питания выполнен на магнитолроводе Ш32Х80. окно 32X80 мм.
    Обмотка 1-2, рассчитанная на напряжение сети 220 В, содержит 374 витка провода ПЭВ-1 1,0, обмотка 5-4-85 витков провода ПЭВ-1 0,25, обмотка 5-6-790 витков провода ПЭВ-1 0,55, обмотка 7-5-550 витков провода ПЭВ-1 0,41, обмотка 9-10-11 витков провода ПЭВ-1 0,9, обмотки Л-12 и 13-14-по 11 витков провода ПЭВ-1 1,4. Расположение обмоток на каркасе трансформатора питания показано на рис.25.


Рисунок 25 Расположение обмоток на каркасе лампового усилителя В.Шушурина

    Выходной трансформатор Тр2 выполнен на таком же магнитолроводе, что и трансформатор питания. Обмотки секционированы. Схема расположения секций обмоток на каркасе изображена на рис.25,6. Первичная обмотка 1-3 состоит из четырех секций провода ПЭВ-1 0,55 по 450 витков в каждой секции. Секции соединены последовательно, и от середины сделан отвод (вывод 2). Вторичная обмотка 4-5 состоит из десяти соединенных параллельно секций провода ПЭВ-1 0,55 по 130 витков в каждой секции.
    При условии правильного монтажа, применения предварительно проверенных деталей и изготовления выходного трансформатора по рекомендованной схеме налаживание усилителя мощности сводится к установке подстроечным резистором R41 необходимого напряжения смещения ламп выходного каскада (-35 В) и балансировке плеч ламп этого каскада резистором R14. Необходимо помнить, что включать усилитель мощности без нагрузки нельзя, так как это может вызвать электрический пробой между обмотками выходного трансформатора»


    Высокое качество звучания обеспечивает также усилитель мощности стационарного типа, приведенный Г. Гендиным в книге "Самодельные УНЧ", МРБ-1964. По странному совпадению, схема этого усилителя (рис.26) очень похожа на стандартный 10-ваттник фирмы "Кинап", который в 60-70-х годах был в каждом радиоузле, разве что лампы заменены с 6ПЗС на более современные. Схема фазоинвертора и выходного каскада аналогична рассмотренной выше (рис.12), а предварительные каскады на лампах Л1, /12 разгоняют оконечный усилитель до такой мощности, чтобы при наличии глубокой ООС через R26-R34 обеспечить номинальную выходную мощность.

Ламповый усилитель мощности Г.Генедина
Рисунок 26 Ламповый усилитель мощности Г.Генедина

    Отличает данный усилитель законченная функциональность, в нем имеются все необходимые регулировки, на входе можно подключать любой источник звука, будь-то микрофон, звукосниматель, магнитофон, радиоприемник, телевизор или радиотрансляционная линия. На выходе можно подключать любые из имеющихся типов динамических головок, для чего предусмотрен переключатель П2 во вторичной обмотке выходного трансформатора Тр2.
    Питание анодных цепей осуществляется при низком уровне пульсаций благодаря наличию фильтра С12-Др1-С13, все средние точки накальных обмоток через подстроечные резисторы R19, R23, причем на них еще подается смещение 27 В через делитель R16-R17. В выпрямителе В1 можно использовать диоды типа Д226 или Д7Ж.


    Высококачественный УМЗЧ Н. Зыкова (Р-4/66) использует совместно регуляторы тембра низших и высших частот и регуляторы тембра на три фиксированные средние частоты (каждая из которых отличается от предыдущей приблизительно на октаву f = 2f2= 4f3), что позволяет получить практически любую частотную характеристику канала звуковоспроизведения, а также значительно увеличивает возможную степень коррекции характеристики усилителя на высших и низших частотах (до 30-40 дБ). Кроме того, использование регуляторов средних частот значительно упрощает разработку и конструирование акустических систем для высококачественного воспроизведения звука.
    Номинальная выходная мощность усилителя 8 Вт. Максимальная чувствительность с гнезд звукоснимателя - 100-200 мВ, с линейного выхода -0,5 В, с трансляционной линии -10 В. Усилитель воспроизводит полосу звуковых частот от 40 Гц до 15 кГц с неравномерностью на краях диапазона 1,5 дБ (без регуляторов тембра).

Принципиальная схема лампового усилителя мощности 8 Вт Н.Зыкова
Рисунок 27 Принципиальная схема лампового усилителя мощности 8 Вт Н.Зыкова

Схема и вариант намотки выходного трансформатора для лампового усилителя Н.Зыкова
Рисунок 28 Схема и вариант намотки выходного трансформатора для лампового усилителя Н.Зыкова

    Коэффициент нелинейных искажений на частоте 1 кГц при номинальной выходной мощности - 0,5 % ; при выходной мощности 6Вт - 0,2 %. Активное сопротивление нагрузки усилителя - 4 Ома, уровень шумов - 60 дб. Выходное сопротивление усилителя - 0,3...0,5 Ом. Усилитель может питаться от сети переменного тока напряжением 110, 127 и 220 В, потребляемая мощность от сети 120 Вт.
    На вход усилителя включено коммутирующее устройство (см. рис.27), с помощью которого к нему могут подключаться приемник П (100 мВ), телевизор Т (100 мВ), звукосниматель, линейный выход магнитофона М (0,5 В), трансляционная линия Л (10...30 В), а также вход магнитофона (к линейному выходу усилителя Л В).
    Первый каскад усилителя собран на лампе Л1а, он используется для усиления сигналов, поступающих с гнезд звукоснимателя, приемника П или телевизора Т. В последующие два каскада, собранные на лампе Л2 включены типовые регуляторы тембра низших и высших частот II типа (потенциометры R7 и R10) и регулятор тембра средних частот (потенциометры R22, R23 и R 24).
    Для уменьшения уровня шумов, соединенные последовательно накальные цепи ламп Л1 и Л2 питаются от низковольтного выпрямителя.
    На лампе ЛЗ смонтирован усилитель предоконечного каскада и фазоинвертор. Хорошая симметрия при минимальных искажениях в случае больших управляющих сигналов достигается применением сравнительно низкоомной анодной и катодной нагрузки фазой нвертора.
    Оконечный каскад усилителя двухтактный, он собран по ультралинейной схеме. Три последних каскада усилителя охвачены глубокой отрицательной обратной связью, напряжение которой снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора и подается в катодную цепь лампы ЛЗ.
    Силовой трансформатор Тр1 собран на сердечнике из пластин Ш20, толщина набора 45 мм. Сетевая обмотка содержит 2х(50+315) витков провода ПЭЛ 0,38, повышающая - 700 витков провода ПЭЛ 0,29. Обмотка низковольтного выпрямителя состоит из 45 витков того же провода, а обмотка накала ламп - 17+4 витка провода ПЭЛ 1,0.
    Дроссель фильтра Др1 индуктивностью 4 Гн намотан на сердечнике из пластин УШ16, толщина набора 15 мм, его обмотка содержит 2300 витков провода ПЭЛ 0,25. Катушка L1 = 6,5 - намотана на сердечнике из пластин УШ12, толщина набора 18 мм, обмотка его состоит из 3100 витков провода ПЭЛ 0,14. Катушки L2 и L3 выполнены на броневых сердечниках типа СБ-4а. Катушки намотаны внавал на цилиндрических каркасах из эбонита или текстолита и содержат 2200 витков провода ПЭВ-2 0,1 (индуктивность 0,35...0,4 Гн).
    Выходной трансформатор Тр2 собран на сердечнике из пластин Ш19 толщиной набора 45 мм. На рис.28 показаны схема и вариант расположения его обмоток. Первичная обмотка 1-6 наматывается проводом ПЭВ-2 0,18 и содержит 3000 витков, вторичная 7-12 - проводом ПЭВ-2 0,57, 180 витков. Выводы располагаются так, чтобы сделать короткими перемычки выводов 3-4, 7-9-11, 8-10-12. На выводы нужно надеть трубки и распаять их на монтажных колодках, установленных на трансформаторе.


    Достоинством усилителя мощности низкой частоты А. Баева (МРБ-1967) является то, что он собран из широко распространенных радиодеталей, электрическая схема его хорошо отработана и при повторении легко налаживается с помощью одного вольтамперметра. Усилитель развивает максимальную выходную мощность 30 или 60 Вт в зависимости от того, сколько ламп работает в выходном каскаде (две или четыре).
    Полоса воспроизводимых частот 30...18000 Гц; нелинейность частотной характеристики не более 3 дБ. Чувствительность в режиме работы "Микрофон" порядка 5 мВ, а в режиме "Звукосниматель" - 150 мВ. Питается усилитель от сети 220 В; потребляемая мощность 80-160 Вт в зависимости от выходной мощности.

Схема лампового усилителя А.Баева
Рисунок 29 Схема лампового усилителя А.Баева

    Принципиальная электрическая схема усилителя НЧ изображена на рис.29. Микрофонный усилитель собран на левом триоде лампы Л1. С нагрузки этого каскада через конденсатор С1 и переключатель "Микрофон-звукосниматель" (В1) сигнал поступает на сетку правого триода Л1. В цепь катода (R9) второго каскада подается сигнал отрицательной обратной связи с выхода УНЧ (резисторы R42, R43 и конденсатор С21). Таким образом, весь усилитель охвачен глубокой отрицательной обратной связью, значительно снижающей нелинейные искажения.
    Анодные цепи лампы Л1 питаются через развязывающие фильтры С2, R4 и С7, R17, уменьшающие фон переменного тока и предотвращающие паразитную связь между каскадами. После каскадов предварительного усиления включены цепи регулировки тембров по низшим и высшим звуковым частотам.
    Особенностью оконечного каскада является то, что в целях уменьшения выходной мощности и повышения экономичности усилителя имеется возможность отключения двух выходных ламп (Л5 и Лб) переключателем ВЗ. При отключении двух ламп сопротивление нагрузки оконечных ламп увеличится в два раза, следовательно, и сопротивление нагрузки должно увеличиться в два раза; в этом случае для создания оптимального режима работы выходного каскада следует отключить одну звуковую колонку.
    В нашем случае это условие выполняется: сопротивление двух звуковых колонок, включенных параллельно, составляет 14 Ом, а одной - 28 Ом.
    Конструктивные параметры трансформаторов схемы приведены в таблице, а расположение обмоток выходного трансформатора - на рис.30.

Расположение обмоток выходного трансформатора лампового усилителя мощности А.Баева
Рисунок 30 Расположение обмоток выходного трансформатора лампового усилителя мощности А.Баева

   
МОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ ЛАМПОВОГО УСИЛИТЕЛЯ А.БАЕВА
Обозначение на схеме витков провода
Обмотки
Число
Марка и диаметр
Сердечники
 
Тр1
1-2
600
ПЭВ 0,69
Ш25х80
 
3- 4
92
ПЭВ 0,2
 
5- 6
908
ПЭВ 0,47
 
7- 8
18
ПЭВ 1,3
 
9-10-11
9 + 9
ПЭВ 0,8
 
экран
Один слой
ПЭЛШО 0,1
 
Тр2
1-2
62
ПЭВ 1,0
Ш25х70
 
3- 4
1100
ПЭВ 0,29
 
4- 5
700
ПЭВ 0,29
 
6- 7
124
ПЭВ 1,0
 
8- 9
700
ПЭВ 0,29
 
9-10
1100
ПЭВ 0,29
 
11-12
62
ПЭВ 1,0
 

 

Сопротивление нагрузки постоянному току, Ом
Число витков вторичной обмотки
Для 2-х ламп
Для 4-х ламп
2,25
70
99
5,5
110
152
8
131
180
10
147
207
11
152
216
14
175
248
28
248
350

    Налаживание усилителя в основном заключается в проверке и установке режимов работы радиоламп в соответствии с указанными на принципиальной схеме (рис.29). После окончательной проверки монтажа включают питание и проверяют правильность подключения вторичной обмотки выходного трансформатора. Если усилитель возбуждается, следует поменять местами выводы вторичной обмотки. Затем с помощью потенциометра R35 устанавливают напряжение (-38 В) на управляющих сетках ламп выходного каскада. После этого проверяют режимы работы всех остальных каскадов. В случае их отклонения от нормы более чем на 10% необходимо проверить номиналы резисторов и исправность конденсаторов. В последнюю очередь потенциометром R42 устанавливают величину ООС, руководствуясь тем, что при очень глубокой связи возможно возбуждение УМЗЧ на ультранизких частотах, а при малой связи за счет большего коэффициента усиления появляется повышенный фон переменного тока.


    Менее мощной, но более качественной является схема переносного усилителя звуковых частот Б. Морозова (МРБ-1965). Описываемый усилитель (рис.31) может найти самое широкое применение при радиофикации сельских клубов и домов культуры, школ и других аудиторий.

Схема лампового усилителя мощности Б.Морозова
Рисунок 31 Схема лампового усилителя мощности Б.Морозова

    Номинальная выходная мощность усилителя 35 Вт, а максимальная 45. Он воспроизводит полосу частот в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Частотная характеристика усилителя имеет завал - 3 дБ на частоте 20 кГц и подъем на частоте 20 гц +7 дБ. Неравномерность частотной характеристики в полосе частот от 40 Гц до 12 кГц не превышает +1 дБ. Нелинейные искажения при мощности до 25 Вт практически отсутствуют, уровень шумов при максимальном усилении и закороченном входе-48 дБ. При тех же условиях и включенном микрофонном каскаде уровень шума - 40 дБ. Выход усилителя - 24 В, рассчитан на нагрузку 18 ом, 12 В на 4,5 ом, а 3 В на 0,28 ом.
    Каждый вход усилителя НЧ имеет свой регулятор громкости, что позволяет производить комбинированные записи, например, записать речь на фоне музыки. Микрофонный каскад усилителя собран по реостатно-емкостной схеме на левом (по схеме) триоде лампы Л1 типа 6Н9. Второй каскад усилителя собран на правом триоде лампы 6Н9; он представляет собой обычный усилитель напряжения. Сопротивление R14 является омическим эквивалентом микрофонного каскада. Это сопротивление поддерживает заданный режим лампы Л1 при выключении микрофонного каскада. Нить накала лампы Л1 питается постоянным током, что значительно снижает уровень фона всего усилителя, когда микрофонный каскад не работает (усилитель работает от другого источника сигнала), анодное питание лампы микрофонного каскада следует отключить выключателем Вк2. При работе от звукоснимателя "Зв" и трансляционной линии "Л" сигнал, минуя микрофонный каскад, сразу поступает на сетку лампы первого усилителя напряжения. Сопротивления R15, R16 и R6, R7 образуют делитель напряжения, позволяющий получить равные сигналы от звукоснимателя, трансляционной линии и микрофонов.
    Благодаря такой глубокой отрицательной обратной связи (20 дБ) резко снижаются частотные и нелинейные искажения, вносимые оконечным и предоконечным каскадами, а также уменьшается зависимость уровня выходного напряжения от сопротивления нагрузки»
    Для симметрии предоконечного каскада во всем диапазоне частот параллельно сопротивлению R38 (390 кОм) включен симметрирующий конденсатор С17. Шунтируя сопротивление R32, он компенсирует завал частотной характеристики на высших звуковых частотах. Чтобы исключить самовозбуждение усилителя на высоких частотах, в цепь сетки верхнего (по схеме) триода лампы 6НВ включено сопротивление R32.
    Оконечный каскад усилителя собран по двухтактной схеме на четырех лампах 6ПЗ; работает он в режиме класса АВ1. Каждая из ламп 6ПЗ нагружена на отдельную обмотку выходного трансформатора. Для борьбы с высокочастотной генерацией в цепи управляющих и экранных сеток каждой из ламп включены сопротивления R39, R41, R42, R43, R44, R45, R46, R47.
    Отрицательное смещение подается от специального выпрямителя, что делает работу оконечного каскада более устойчивой, а также снижает вносимые им искажения.
    Усилитель питается от выпрямителя, собранного по мостовой схеме на 16 диодах типа Д7Ж. Диоды шунтируют сопротивлениями 100 ком, которые защищают их от пробоя в том случае, если сопротивления диодов обратному току будут резко отличаться друг от друга (сопротивление диодов обратному току должно быть не менее 200 ком),
    Силовой трансформатор Тр1 собран на сердечнике из пластин Ш-40, толщина набора 60 мм. Все обмотки трансформатора намотаны на общем гетинаксовом каркасе. Первой наматывают сетевую обмотку. Она содержит 250 витков провода ПЭЛ 0,93 и 190 витков провода ПЭЛ 0,74. Обе секции включены последовательно. На сетевую обмотку наматывают обмотку II накала ламп 6ПЗ, включенных последовательно. Она содержит 50 витков провода ПЭЛ 0,8 с отводом от 25-го витка, который заземляется. Эта обмотка одновременно экранирует сетевую обмотку от других. Поверх накальной обмотки наматывают повышающую обмотку, которая состоит из 920 витков провода ПЭЛ 0,35. На эту обмотку с одного края наматывают 13 витков провода ПЭЛ 0,8 для питания накала ламп Л2 и ЛЗ, а затем, отступив на 3 мм от накальной обмотки, в этом же ряду наматывают в два слоя обмотку для питания выпрямителя смещения, которая содержит 160, витков провода ПЭЛ 0,15. При намотке трансформатора между рядами прокладывают парафинированную бумагу, а между обмотками - два слоя лакоткани.
    Дроссель выполнен на сердечнике Ш26хЗО намоткой 2000 витков провода ПЭЛ 0,31. Для выходного трансформатора используют набор пластин Ш25 толщиной 60 мм. Анодная обмотка состоит из четырех секций по 1350 витков провода ПЭЛ 0,2. Вторичная обмотка состоит из пяти секций, четыре содержат 80 витков провода ПЭЛ 0,66 и одна - 25 витков ПЭЛ 1,5. Сначала наматывают одну секцию I вторичной обмотки в один слой. Поверх нее наматывают два слоя лакоткани, потом - секцию II анодной обмотки в пять слоев, прокладывая их слоем лакоткани или двумя слоями тонкой парафинированной бумаги. Поверх секции первичной обмотки наматывают два слоя лакоткани, потом наматывают секцию вторичной обмотки, затем снова первичной и так далее. Последней будет пятая секция вторичной обмотки. Порядок намотки показан порядковыми номерами на схеме.


    Высококачественный стереофонический усилитель И. Степина (МРБ-1967) может работать как с пьезоэлектрические звукоснимателем, так и с приемником, имеющим УКВ диапазон и специальную приставку для приема стереофонических передач. Усилитель обладает большим усилением и высокой чувствительностью. С входа звукоснимателя она не менее 100 мВ. Пределы регулировки тембра усилителей 15-20 дБ на низших звуковых частотах и 12-16 дБ на высших. Диапазон регулировки громкости для каждого канала 40 дБ. Усилитель воспроизводит полосу звуковых частот от 50 до 13000 Гц при неравномерности частотной характеристики 6 дБ.
    Разбаланс регулировки громкости, тембров и частотных характеристик усилителей для обоих каналов не превышает 4 дБ. Переходное затухание на частоте 1000 Гц около 45 дБ, на частоте 10000 Гц - 30 дБ. Благодаря применению раздельного питания оконечных и предварительных каскадов усиления уровень фона на выходе усилителя при номинальной выходной мощности 10 Вт (для каждого канала) и разомкнутом входе не хуже 50 дБ. Коэффициент нелинейных искажений при номинальной выходной мощности не более 4%. Потребляемая мощность 130 Вт.

Схема лампового усилителя И.Степина
Рисунок 32 Схема лампового усилителя И.Степина

    Для стереофонического воспроизведения используются два аналогичных высококачественных усилителя, которые с помощью переключателя Вк1 могут быть объединены при воспроизведении записей с монофонических пластинок (рис.32).
    Намоточные данные трансформаторов приведены в таблице.

Обозначение на схеме
Число витков
Марка и диаметр провода, мм
Сердечник
Тр1, Тр2
Ш20хЗО
1-2-3
1500
ПЭВ 0,15
4-5
96
ПЭЛ 1,3
   
ТрЗ, Тр4
Ш20х43
0-1
649
ПЭВ 0,4
1-2
47
ПЭВ 0,4
2-3
602
ПЭВ 0,25
4 - 5
1470
ПЭВ 0,25
6-7
40
ПЭВ 0,8
   
Тр5
Ш20х40
0-1
385
ПЭВ 0,47
1-2
55
ПЭВ 0,47
2-3
385
ПЭВ 0,38
4-5
830
ПЭВ 0,23
6-7
22
ПЭВ 1,0
 


    Дальнейшим совершенствованием схемотехники УМЗЧ можно считать высококачественный ламповый усилитель Е. Сергиевского (Р-2/90). Он считает, что развитие цифровых способов воспроизведения звука вновь обострило проблему создания высококачественного усилителя мощности. В поисках путей ее решения многие конструкторы обратили свое внимание на ламповые усилители. Причину такого их поведения можно понять, если вспомнить, что эти усилители при относительно более умеренных, чем у их транзисторных собратьев технических характеристиках имеют более широкий динамический диапазон и обеспечивают, с точки зрения ценителей высокой верности звуковоспроизведения, более чистое, естественное и прозрачное звучание.
    Схема одного канала полного стереофонического лампового усилителя с регулятором тембра показана на рис.33. Он может работать от любого (в том числе и от высокоомного) источника звуковых сигналов, обеспечивающего выходное напряжение не менее 0,25 В. Отличительная особенность усилителя - использование высокосимметричных каскадов предварительного усиления и применение перекрестных ООС, стабилизирующих режимы работы и параметры УМЗЧ.

Принципиальная схема лампового усилителя мощности Е. Сергиевского
Рисунок 33 Принципиальная схема лампового усилителя мощности Е. Сергиевского

    Основные технические характеристики: Номинальное входное напряжение 0,25В. Входное сопротивление, 1 МОм. Номинальная (максимальная) выходная мощность 18 (25)Вт. Номинальный диапазон воспроизводимых частот 20...20 000 Гц. Коэффициент гармоник при выходной мощности 1 Вт в номинальном диапазоне частот 0,05%. Относительный уровень шума (невзвешенное значение) не более - 85дБ. Скорость нарастания выходного напряжения не менее 25 В/мкс. Диапазон регулировки тембра -15...+15дБ.
    Входной сигнал через регулятор стереобаланса R1 и тонкомпенсированный регулятор громкости на элементах Cl, C2, СЗ, R2-R4 поступает на вход первого каскада УМЗЧ, собранного на малошумящем пентоде 6Ж32П (VL1). В этом каскаде можно использовать и нувистор 6С62Н с лучшими шумовыми характеристиками (рис.34). Важно только, чтобы коэффициент усиления этого каскада по напряжению был более 50, что даст возможность скомпенсировать ослабление сигнала на краях воспроизводимого диапазона частот, вносимое регулятором тембра.

Использование входного каскада с более низкими шумовыми характеристиками
Рисунок 34 Использование входного каскада с более низкими шумовыми характеристиками

Чертеж печатной платы лампового усилителя мощности Е. Сергиевского
Рисунок 35 Чертеж печатной платы лампового усилителя мощности Е. Сергиевского

    Фазоинверсный и предоконечный каскады охвачены перекрестной ООС, которая компенсирует влияние емкости монтажа и улучшает фазовые соотношения инверсных сигналов на высших звуковых частотах. Цепи этой связи образованы конденсаторами С13-С16. Помимо перекрестной ООС, усилитель охватывают три основные цепи обратной связи. Напряжение первой из них снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора Т1 и через цепь R34, С 17 подается на вход (управляющую сетку лампы VL2.2) фазоинвертора, напряжение второй снимается с анодных нагрузок ламп оконечного каскада VL5, VL6 и через цепи R28C26 и R35C25 подается на катоды триодов предоконечного каскада VL4.1 и VL4.2. И наконец, третья цепь ООС охватывает только оконечный каскад по экранирующим сеткам.
    УМЗЧ смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис.35). Для монтажа использованы постоянные резисторы МЛТ, переменные СЗ-ЗОв-В (Rl, R2, R13, R15), СЗ-ЗОа (R22) и С5-5 (R42), конденсаторы К50-12 (С19-С22, С27-С29), К73-5 (С23-С26), КТ (С13- С16) и КМ (остальные).
    Выходной трансформатор выполнен на броневом ленточном магнитолроводе ШЛ25Х40 (толщина ленты 0,1 мм). Можно использовать и Ш-образный магнитопровод из пластин Ш25 и толщиной набора 40 мм. Обмотки 1-2 и 13-14 содержат по 50, а 6-7-8-9 - 15+15+15 витков провода ПЭВ-2 1,0, обмотки 5-4-3 и 10-11-12 состоят из 600+800 витков провода ПЭВ-2 0,2.
    При намотке выходного трансформатора необходимо обеспечить строгую симметрию половин его первичной обмотки, разделив каркас на две одинаковые части перегородкой, параллельной боковым. Перед налаживанием УМЗЧ необходимо тщательно проверить правильность монтажа и надежность паек. Затем, включив питание, измерить напряжения в цепях накала всех ламп (они должны находиться в пределах 6,3...6,6 В), на их электродах и на конденсаторах С20-С22 и С28, С29 (допустимое их отклонение от указанных на принципиальной схеме не должно превышать 5 %).
    Далее, установив регуляторы тембра в среднее положение, а регулятор уровня сигнала - в положение максимальной громкости, подать на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 1 кГц и уровнем 0,1 В. Затем, поочередно подключая осциллограф к управляющим сеткам ламп VL5 и VL6, нужно проконтролировать форму положительной и отрицательной полуволн сигнала при плавном увеличении напряжения на входе усилителя (до насыщения). Закончив эту операцию, подстроечным резистором R22 нужно добиться полной симметрии и равенства амплитуд контролируемых сигналов на сетках выходных ламп с точностью 0,05 В.
    После этого, подключив ко вторичной обмотке трансформатора Т1 эквивалент нагрузки в виде постоянного резистора сопротивлением 16 Ом и мощностью 20 Вт и установив на входе усилителя напряжение 0,25 В, следует проверить переменные напряжения на электродах всех ламп на соответствие указанным на принципиальной схеме.
    Далее, контролируя напряжение на эквиваленте нагрузочного сопротивления, по максимальному его значению опытным путем найти место вывода вторичной обмотки трансформатора, к которому следует подключить цепь ООС R34-C17. Затем, измерив номинальное (при входном сигнале 0,25 В) и максимальное (при едва заметном насыщении) напряжения на эквиваленте нагрузочного сопротивления, по известной формуле определить номинальную и максимальную мощности усилителя.
    На принципиальной схеме показан вариант подключения нагрузки сопротивлением 16 Ом. Для работы усилителя с АС сопротивлением 8 Ом при регулировке усилителя следует подключить к нему соответствующий эквивалент нагрузки и по изложенной выше методике подобрать новое место отвода вторичной обмотки выходного трансформатора.


    Снова конструкция уже известного по этой книге автора. Это мощный двухканальный УМЗЧ А. Баева (МРБ-1974). К многоканальным эту конструкцию отнести нельзя, потому что оба канала идентичны и могут использоваться одновременно в режиме "двойное моно" (аналог "стерео" для сигналов с большой стереобазой или "квазистерео" для больших помещений или площадок) или "квадро" при наличии двух комплектов усилителя.
    Усилитель имеет следующие данные: максимальная мощность на канал 65 Вт, сопротивление нагрузки канала 14 Ом, полоса частот 20...40000 Гц при коэффициенте нелинейных искажений 0,6...0,8 %, чувствительность с микрофонного входа.5...0,6 мВ, со входа 3-20 мВ, с входа 4 0,8 В. Регулировка тембра раздельная на частотах 40 Гц и 15 кГц в пределах 15 дБ.

Принципиальная схема усилителя мощности А.Баева
Рисунок 36 Принципиальная схема усилителя мощности А.Баева

    Принципиальная схема одного канала изображена на рис.36. Микрофонные усилители собраны на транзисторах Т1 - Т4. Для получения хорошего отношения сигнал/шум и высокого входного сопротивления их первые каскады собраны на полевых транзисторах. Каскады охвачены отрицательной обратной связью по току (через резисторы R3 и R13), благодаря чему они обладают высоким входным сопротивлением во всем диапазоне рабочих частот. Для снижения выходного сопротивления первых каскадов ток истока выбран достаточно большим - около 0,8 мА. Несмотря на это, уровень шума на их выходах очень мал, так как шумы полевых транзисторов не зависят от тока в канале.
    Со стоков транзисторов Т1 и ТЗ сигналы поступают через разделительные конденсаторы С2 и С6 на вторые каскады усилителей, собранные на транзисторах Т2 и Т4. Резисторы R4, R6, R14 и R16 являются элементами обратной связи, а резисторы R4 и R14, кроме того, служат для подбора и стабилизации режима работы транзисторов.
    Переменные резисторы R7 и R17 служат для регулировки громкости сигналов, поступающих на микрофонные усилители.
    Для устранения фона переменного тока накальные нити ламп Л1 и Л2 питаются постоянным током, подаваемым с выпрямителя, собранного на диодах Д17, Д18 (рис.37). С этой же целью в цепь накала лампы ЛЗ с делителя R55. R56 подается положительное (относительно катода) напряжение 50 В.

Принципиальная схема источника питания лампового усилителя мощности А.Баева
Рисунок 37 Принципиальная схема источника питания лампового усилителя мощности А.Баева

Конструктивное исполнение выходного трасформатора усилителя мощности А.Баева
Рисунок 38 Конструктивное исполнение выходного трасформатора усилителя мощности А.Баева

    После фазоинверторного каскада (Л2) сигналы усиливаются каскадом на лампе ЛЗ. Сопротивления резистров в анодных цепях триодов этой лампы выбраны так, чтобы получить максимальное неискаженное напряжение на управляющих сетках выходных ламп.
    Анодные цепи ламп Л1, Л2, ЛЗ питаются через развязывающие фильтры R27, СЮ, R37, С17 и R43, С20, устраняющие фон переменного тока и предотвращающие паразитную связь между каскадами усилителя.
    Оконечный каскад усилителя мощности собран по двухтактной схеме на лампах Л4 и Л5. Смещение на управляющие сетки ламп оконечного каскада подается от отдельного выпрямителя, собранного на диоде Д19. Переменный резистор R59 служит для установки величины напряжения смещения на управляющих сетках - 58 В. При этом напряжении ток покоя каждой из выходных ламп составляет 40 мА. Переменный резистор R47 предназначен для выравнивания напряжений смещения на управляющих сетках, а резистор R52 - для установки напряжения на экранной сетке лампы Л5, равного напряжению на экранной сетке лампы Л4. Выключатель ВЗ предназначен для отключения накала выходных ламп в тех случаях, когда не требуется одновременная работа обоих усилительных каналов.
    Для снижения нелинейных искажений и выравнивания частотной характеристики последние четыре каскада усилителя охвачены глубокой отрицательной обратной связью. Ее сигнал подается с вторичной обмотки выходного трансформатора Тр1 через резистор R53 в цепь катода левого триода лампы Л2. Конденсаторы С23 и С24 устраняют возможное самовозбуждение усилителя на ультразвуковых частотах (40-200 кГц).
    Конструктивные данные выходного трансформатора Тр1 приведены в таблице и на рис.38. Он собран на магнитолроводе Ш24Х57, окно 24X60 мм. Данные сетевого трансформатора Тр2 указаны втаблице. Он выполнен на магнитопроводе Ш32Х42, окно 32Х Х80 мм. Дроссель Др1 содержит 900 витков провода ПЭВ-2 0,41, магнитопровод -Ш20Х20.

Обмотка
Число витков
Провод
Тр1
1-2
20
ПЭВ-2 1,25
3-4
1900
ПЭВ-2 0,31
5-6
40
ПЭВ-2 1,25
7-8
1900
ПЭВ-2 0,31
9-10
20
ПЭВ-2 1,25
   
Тр2
1-2
800
ПЭВ-2 0,8
3
Один слой
ПЭЛШО 0,1
4-5
1030
ПЭВ-2 0,41
6-7
1030
ПЭВ-2 0,41
8-9
47
ПЭВ-2 1,25
10-11-12
11+12
ПЭВ-2 0,8
13-14-15
22+22
ПЭВ-2 0,51
16-17
190
ПЭВ-2 0,18
18-19
80
ПЭВ-2 0,29
   



    Завершает обзор одноканальных двухтактных усилителей недавно опубликованная в журнале "Радюаматор" схема стереофонического мостового УМЗЧ К. Вайсбейна (РАЗ/99). Автор считает, что выходной трансформатор является наиболее критичным компонентом любого высококачественного усилителя звуковой частоты, именно он создает многие виды искажений. Выходной каскад предлагаемого усилителя построен по схеме последовательно-параллельного двухтактного усилителя (PPP-Push-Pull-Parallel), предложенного немецким инженером Футтерманом в 1953 г. Каскад представляет собой мост, два плеча которого образованы внутренними сопротивлениями выходных ламп, а два других - сопротивлениями источника анодного питания.
    Постоянные составляющие анодных токов ламп протекают через нагрузку в противофазе, поэтому постоянное подмагничивание выходного трансформатора, как и в обычном двухтактном усилителе, отсутствует. Переменные же составляющие анодных токов выходных ламп протекают через нагрузку в фазе, так как на сетки ламп подаются противофазные напряжения.
    Если в обычном двухтактном усилителе выходные лампы по переменному току включены последовательно, то в противопараллельном усилителе - параллельно. Поэтому оптимальное сопротивление нагрузки для противопараллельного усилителя в 4 раза меньше, чем для обычного двухтактного. Это значит, что индуктивность первичной обмотки выходного трансформатора в противопараллельном усилителе при одних и тех же нелинейных искажениях на заданной низшей частоте будет в 4 раза меньше, чем в обычном. Значительно упрощается конструкция выходного трансформатора. В противопараллельном усилителе выходной трансформатор можно заменить своеобразным автотрансформатором со средней точкой, что приведет к уменьшению искажений на высших частотах, обусловленных индуктивностью рассеяния и распределенными емкостями между обмотками выходного трансформатора. Принципиальная схема усилителя показана на рис.39.

Схема лампового усилителя мощности К. Вайсбейна
Рисунок 39 Схема лампового усилителя мощности К. Вайсбейна

    Технические характеристики УМЗЧ следующие. Выходная мощность при нелинейных искажениях менее 1 % 20 Вт. Чувствительность по входу 250 мВ. Чувствительность усилителя мощности 0,5 В. Полоса воспроизводимых частот 10-70 000 Гц. Сопротивление нагрузки 2, 4, 8, 16 Ом. Диапазон регулировки тембра 10 дБ.
    Первый каскад усилителя выполнен на половине лампы 6Н23П (6Н1П, 6Н2П, 6Н4П), второй каскад представляет собой обычный резистивный усилитель. Между первым и вторым каскадом включен широкодиапазонный регулятор тембра. В качестве потенциометра использован переключатель П2К.
    Применение фазойнверторного каскада, собранного по схеме с катодной связью (VL3), обеспечивает высокую симметрию выходных напряжений в широком диапазоне частот и малые нелинейные искажения. С предыдущим каскадом (VL2), представляющим собой катодный повторитель, фазоинверторный каскад связан гальванически, чтобы уменьшить сдвиг фаз на низких частотах, что улучшает стабильность работы усилителя.
    Выходной каскад собран по схеме РРР на лампах 6П41С, имеющих достаточную мощность и небольшое внутреннее сопротивление (12 кОм). Вместо 6П41С можно применить лампы 6ПЗС, 6П27С, EL34. Усилитель охвачен отрицательной обратной связью, напряжение которой через резистор подается с выходной обмотки автотрансформатора в цепь катода первого каскада усилителя мощности.
    Питание усилителя - от двух одинаковых однополупериодных выпрямителей на диодах Д237Б. Трансформатор питания имеет 4 обмотки анодного напряжения по 240 В каждая. Примечательно, что конденсаторы в блоке питания не соединены с корпусом.
    Силовой трансформатор намотан на тороидальном сердечнике. Лучше если каждый канал стереоусилителя будет иметь отдельный силовой трансформатор. В усилителе предусмотрено раздельное включение накального и анодного напряжений, что позволяет увеличить ресурс выходных ламп.
    Усилитель смонтирован на металлическом шасси методом навесного монтажа с использованием монтажных плат, а также лепестков ламповых панелей, что уменьшает наводки и емкость монтажа.
    Налаживание сводится к проверке правильности монтажа. Перепад напряжений между катодом катодного повторителя и катодами лампы фазоинвертора должен быть 2 В. При правильно собранном усилителе между выводами 10 и 13 выходного трансформатора напряжение должно равняться нулю. В случае появления фона необходимо перефазировать одну из анодных обмоток трансформатора питания.

Расположение обмоток выхождного трансформатора усилителя К. Вайсбейна
Рисунок 40 Расположение обмоток выхождного трансформатора усилителя К. Вайсбейна

    На конструкции выходного трансформатора (рис.40) следует остановиться более подробно. Трансформатор намотан проводом марки ПЭВ-2 на тороидальном магнитолроводе, собранном из стальной ленты толщиной 0,35 мм и шириной 50 мм. Наружный диаметр тора 80 мм, внутренний 50 мм. Марка стали ЭЗЗО. Обмотка разбита на секции для снижения индуктивности рассеяния и получения высокой симметрии двух половин обмотки. Намоточные данные трансформатора приведены в таблице. Выходной трансформатор можно выполнить и на Ш-образном сердечнике сечением 7-8 см, обмотки которого разбиты на секции. Секции между собой соединены последовательно.

Обмотка
Выводы
Диаметр провода, мм
Число витков
I
10-11
0.31
320
II
3-4
0.31
320
III
5-6-7-8-9 (ОТВОДЫ КАЖДЫЕ 30 ВИТКОВ)
0.9
120
IV
1-2
0.31
320
V
12-13
0.31
320

 

НАЗАД       ДАЛЬШЕ

 

 

 

 

 

 



radionet

Яндекс цитирования