УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

В. Большов, Радио №7/1965, ст. 33

Усилитель НЧ является не­пременной составной частью любого бытового радиоуст­ройства: телевизора, радиоприем­ника, магнитофона и т. д. Схему какого же усилителя НЧ выбрать начинающему радиолюбителю? Еди­ной точки зрения по этому во­просу не существует. Иногда схему первого усилителя НЧ для начи­нающих радиолюбителей максималь­но упрощают, однако качественные показатели такого усилителя оказы­ваются невысокими и поэтому не всегда удовлетворяют радиолюби­теля. Как показывает радиолюби­тельский опыт, удачу в изготовлении и налаживании первых конструкций определяет не количество ламп, сопротивлений или конденсаторов в схеме усилителя или радиоприем­ника, а монтаж элементов конструк­ции и их взаимное расположение. По образцу монтажа и монтажных схем даже начинающие радиолю­бители успешно изготавливают и налаживают сложные современные конструкции.

В данной статье приводится описание схемы и конструкции вы­сококачественного двухлампового усилителя НЧ с выходной мощ­ностью 3 вт. Чувствительность усилителя, то есть напряжение зву­ковой частоты, которое нужно по­дать на его вход, чтобы выходная мощность была 3 вт,— 100 мв. Усилитель может работать от зву­коснимателя, детектора радиоприем­ника и других источников звукового сигнала. Коэффициент нелинейных искажений при выходной мощности 3 вт не превышает 5% .

Усилитель имеет два регулятора тембра, которые позволяют в очень широких пределах (до ±20 дб) регулировать усиление как в области низших, так и высших звуковых ча­стот. При средних положениях ре­гуляторов тембра усилитель вос­производит полосу частот от 20—30 до 15 000—20 000 гц.

Принципиальная схема усилителя

Усилитель (см. 2-ю страницу вкладки) имеет два каскада предва­рительного усиления, собранных на лампе 6Н2П, и выходной однотакт­ный каскад — на лампе 6П14П. Двухкаскадный . предварительный усилитель обеспечивает гораздо большее усиление, чем это необхо­димо для раскачки оконечного кас­када. Это позволяет ввести в усили­тель отрицательную обратную связь, значительно улучшающую все ос­новные параметры усилителя.

Входное напряжение звуковой частоты через регулятор громкости и цепочку R₂C1 подается на сетку левого (по схеме) триода заземлен, а напряжение смещения на сетке лампы создается сеточными токами триода на сопротивлении R₂, кото­рое увеличено до 5,1 Мом. Отсут­ствие сопротивления в катодной цепи лампы способствует снижению уровня фона переменного тока. С сопротивления анодной нагрузки триода усиленное в 40—50 раз на­пряжение звуковой частоты посту­пает на две параллельные цепи: цепь С₃С₄R₄, регулирующую ча­стотную характеристику усилителя в области высших звуковых частот, и цепь R₆R₇R₈C₅C6, регулирующую частотную характеристику усили­теля в области низших звуковых ча­стот. В цепь делителя С₃R₄С₄ от­ветвляются только токи высших ча­стот, так как для низших (ниже 1000 гц) частот сопротивление кон­денсатора С₃ велико. На делитель R6R7R₈C₅C6 (рис. 1) поступают токи всех частот. Величины емкостей и сопротивлении делите­ля выбраны так, что на средних и высших часто­тах выходное напряже­ние, снимаемое сдвижка потенциометра R₇, со­ставляет ¹/₁₀ часть вход­ного напряжения, неза­висимо от положения движка потенциометра. На этих частотах кон­денсаторы С₅ и C₆ как бы закорачивают потен­циометр R7 и выходное напряжение составляет такую же часть входного, какую величина сопротивления R₈ составляет от величины сопротив­ления R₆ (примерно 1/10 часть). Выходное напряжение на низших частотах зависит от положения движка потенциометра R₇, , выпол­няющего роль регулятора тембра на низших звуковых частотах.

Рассмотрим схему регулятора в крайнем верхнем (по схеме) поло­жении движка потенциометра R₇ (рис. 2,а). Из нее видно, что конден­сатор С₅ замкнут накоротко, а вы­ходное напряжение регулятора сни­мается с делителя, верхнее плечо которого образует сопротивление R₆, а нижнее — цепочка R₇C₆R₈. На высших звуковых частотах кон­денсатор C₆ как бы закорачивает сопротивление R7 и напряжение этих частот, поступающее на вход регулятора, ослабляется (участок 2—4 на рис. 3) в десять раз, так как отношение R₆/R₈=10. По мере сни­жения частоты сопротивление кон­денсатора C₆, а вместе с этим и со­противление между точками б—г, начинает расти, поэтому с умень­шением частоты входного сигнала на­пряжение на выходе регулятора уве­личивается (кривая 1—2 на рис. 3).

В другом крайнем положении движка потенциометра (нижнем) схема делителя практически не изменяется, но выходное напряжение снимается с другой точки (рис. 2,6). На самых низших частотах сигнал значительно ослабляется, так как со­противление между точками в—г зна­чительно меньше, чем сопротивление верхнего плеча делителя (участок а—в). По мере роста частоты сопро­тивление конденсатора С₅, участка б—в делителя, а следовательно, и всего верхнего плеча делителя начи­нает уменьшаться. Это приводит к повышению выходного напряжения так, как это показано на рис. 3 кри­вой 5—2.

Регулировка тембра в области высших частот производится потен­циометром R₄. В верхнем (по схеме) положении движка этого потенцио­метра на выход обоих регуляторов (точка А на схеме или сетка лампы Л1б)) через конденсатор С₃ подается напряжение высших частот. Напря­жение на выходе регуляторов ста­новится тем больше, чем выше ча­стота (кривая 2—3 на рис. 3), так как сопротивление конденсатора с увеличением частоты падает. В край­нем нижнем (по схеме) положении движка потенциометра R₄ выходное напряжение снимается с конденса­тора С₄ и поэтому уменьшается с увеличением частоты (кривая 2—6 на рис. 3). В промежуточных положе­ниях этих движков частотная харак­теристика всегда будет проходить между крайними значениями, при­веденными на рис. 3.

С выхода второго каскада усилен­ное напряжение pвуковой частоты через разделительный конденсатор С₈ подается на управляющую сетку лампы 6П14П выходного каскада.

В анодную цепь этой лампы вклю­чен выходной трансформатор Tp₁ ко вторичной обмотке которого под­ключен низкочастотный громкогово­ритель Гр₁ типа 4ГД-1 и высокоча­стотные громкоговорители Гр₂ и Гр₃ типа 1ГД-18, которые соеди­нены последовательно и подклю­чены к обмотке трансформатора че­рез конденсатор емкостью 2 мкф (на схеме не показан). Емкость этого конденсатора выбрана такой, чтобы высокочастотные громкоговорители воспроизводили сигналы только с частотами выше 2—3 кгц. Разделе­ние полосы частот, воспроизводимых всей установкой, между отдельными громкоговорителями позволяет рас­ширить эту полосу и значительно снизить так называемые взаимномо­дуляционные искажения. Послед­ние заключаются в том, что в усили­теле, и особенно в акустической си­стеме, высокочастотные составляю­щие сигнала оказываются промодулированными по амплитуде низко­частотными составляющими, имею­щими, как правило, значительно большую амплитуду. При больших взаимномодуляционных искажениях трудно получить хорошее качество звучания, даже если коэффициент нелинейных искажений используе­мого усилителя невелик.

С целью уменьшения нелинейных и частотных искажений, а также снижения уровня фона предоконеч­ный и оконечный каскады усилителя охвачены отрицательной обратной связью. Напряжение отрицательной обратной связи с обмотки II выход­ного трансформатора через сопро­тивление R₁₄ подается в цепь катода лампы Л_1б. Первый каскад усилителя отрицательной обратной связью не охвачен, так как возникающие в нем искажения сигнала очень малы (не превышают десятых долей процента) из-за малого уровня сигнала, по­даваемого на сетку лампы этого каскада.

Без обратной связи ослабление низших частот на 6 дб (в 2 раза) происходит уже на частоте 180 гц. Более низкие частоты ослабляются еще сильнее. Завал низших частот оконечным каскадом приводит к тому, что действие регуляторов тем­бра на этих частотах становится не­эффективным, что иногда и имеет место в радиолю­бительских кон­струкциях. Дей­ствительно, регу­лятор тембра по­зволяет поднять усиление на часто­те, например, 50 гц (по отношению к усилению на ча­стоте 1000 гц) на 20 дб. Однако око­нечный каскад ос­лабляет сигналы с частотой 50 гц на 15 дб. В резуль­тате подъем уси­ления усилителя в целом на частоте 50 гц составит не 20, а только 5 дб. Отрицательная об­ратная связь по­зволяет получить равномерную частотную характери­стику оконечного каскада в пределах от 20 гц до 20 кгц.

Напряжение питания в анодную цепь лампы оконечного каскада уси­лителя подается через LC—фильтр, (Др1, С₁₁, С₁₂), а в анодные цепи кас­кадов предварительного усиления через фильтр R₁₁С₂.

Конструкция и детали Усилитель смонтирован на П-образном металлическом шасси разме­рами 50X 125X300 мм. На верхней части шасси закреплены силовой и выходной трансформаторы; пере­ключатель напряжения сети, лам­повые панельки и электролитические конденсаторы С₂—С₁₁—С₁₂. На пе­редней стенке шасси установлены все регуляторы усилителя и выключа­тель питания, а на задней смонтиро­ваны входные и выходные гнезда.

Разметка шасси усилителя приве­дена на рис. 4. Большая часть по­стоянных сопротивлений и конден­саторов смонтирована на монтажной изоляционной планке, закрепленной на стойках высотой 5 мм в подвале шасси. Монтаж деталей на этой планке показан на 2-й странице вкладки.

В усилителе могут быть исполь­зованы самые разнообразные детали. При отсутствии деталей регулировки тембра, указанных на принципиаль­ной схеме, можно воспользоваться данными таблицы. Выходной тран­сформатор можно использовать го­товый от радиоприемников: «Маяк», «Харьков», «Октава», «ВЭФ — Ак­корд», «Латвия», «Сакта» и др. Не­обходимо будет только в каждом случае подобрать сопротивление об­ратной связи R₁₄.

При самостоятельном изготовлении выходного трансформатора его можно намотать на сердечнике с сечением сердечника 4 см². Обмотка I содержит 3000 витков провода ПЭЛ 0,18, об-, мотка II содержит 74 витка провода ПЭЛ 0,86 (для указанных выше громкоговорителей). Сердечник не­обходимо собирать встык, с зазором из бумажной прокладки толщиной 0,1 мм.

Силовой трансформатор применен от радиоприемника «Маяк». Можно использовать силовые трансформа­торы от любого радиоприемника, обеспечивающего выпрямленное на­пряжение 250—280 в при токе 60 ма и напряжение накала 6,3 в при токе 1а. При самостоятельном изготовлении силовой трансформатор должен иметь следующие данные: сечение сердечника 6-10 см², по­вышающая обмотка (выводы 8—9) должна содержать 1400 витков про­вода ПЭЛ 0,21, обмотка накала ламп (выводы 12—13) 38 витков провода ПЭЛ 0,8, сетевая обмотка — 1150 витков провода ПЭЛ 0,31 с отводом от 610-го витка для подключения к сети с напряжением 127 в (в сеть 127 в включается большая часть се­тевой обмотки — 610 витков). Схе­ма переключения напряжения сети при этом упрощается. Для дросселя фильтра использована первичная (выводы 1—2) обмотка от выходного трансформатора звука телевизора «Старт-3». Можно применить дрос­сель фильтра от какого-либо про­мышленного радиоприемника или изготовить его самостоятельно по следующим данным: сечение сердеч­ника 2—4 см², обмотка выполнена проводом ПЭЛ 0,15—0,18 до запол­нения каркаса. В усилителе может быть применен пакетный селеновый выпрямитель типа АВС—260—80, АВС—270—120 или четыре диода типа Д7Ж- Конденсаторы и сопро­тивления могут быть применены любого типа с отклонениями от но­миналов до ±20%, но рабочие на­пряжения и мощности рассеяния должны быть не менее указанных на принципиальной схеме усилителя.

Питание усилителя выключается выключателем с переменным со­противлением типа ТК. Сопротивле­ние в схеме усилителя не исполь­зуется, что сделано с целью умень­шения фона переменного тока. Мож­но, конечно, использовать выключа­тель и другого типа.

Монтаж

Перед монтажом необходимо обя­зательно проверить исправность ис­пользуемых деталей. В трансформа­торах омметром проверяют целост­ность обмоток и отсутствие замыка­ний как между обмотками, так между обмотками и сердечником. У кон­денсаторов проверяют утечку на самом высокоомном пределе прибора (предел «X1000» у авометров типа ТТ-1). Показания омметра после за­ряда конденсатора должны быть не менее 500 ком Монтаж начинают с установки де­талей на шасси. Для уменьшения уровня фона соединение общего про­вода схемы усилителя с шасси долж­но производиться в одной точке. С этой целью электролитические кон­денсаторы С₂—С11—С₁₂ изолируют от шасси изоляционными проклад­ками, а выводы их от корпуса делают с помощью контактных лепестков из жести или латуни. Входное и выход­ное гнезда, имеющие по схеме сое­динение с корпусом, также должны быть изолированы от шасси.

Вначале производят электриче­ский монтаж силовой части и на­кальных проводов. Между панель­ками ламп Л_г и Л₂ эти провода прокладывают сверху шасси. Это уменьшает наводки от цепей нака­ла на элементы каскадов предвари­тельного усиления, так как шасси в этом случае является экраном. Провода накала не заземляют, а один из накальных проводников соединяют с выводом катода лампы 6П14П, то есть цепь накала нахо­дится под напряжением примерно +8 в относительно общего провода усилителя. Это уменьшает уровень фона и избавляет от кропотливого подбора точки заземления накаль­ного провода. Положительное напря­жение на нити накала исключает попадание в цепь сетки напряжения накала при утечке между нитью на­кала и подогревателем.

Соединения следует вести жестким или гибким проводом в хлорвинило­вой изоляции диаметром 0,35 мм. Контактные лепестки для монтаж­ной платы можно использовать го-, товые любого типа. При отсутствии таковых в плате закрепляют отрезки жесткого луженого провода диамет­ром 1,2—1,5 мм.

Налаживание

Налаживание усилителя произ­водится при подключенных гром­коговорителях. Цепь отрицательной обратной связи перед налаживанием следует исключить, для чего правый (по схеме) вывод сопротивления R₁₄ отпаивают от схемы. Вначале про­веряют, нет ли замыкания в цепи выпрямленного напряжения, заме­рив величину сопротивления между выводами конденсатора С₁₁. Пока­зания омметра должны быть не менее 500 ком при одной полярности под­ключения щупов омметра и не менее 500—800 ом при другой. После включения и прогрева усилителя про­веряют режимы радиоламп. На прин­ципиальной схеме указаны режимы, измеренные авометром ТТ-1.

Режимы в усилителе, который по­строит радиолюбитель, могут отли­чаться до ±20% от этих режимов. Более значительное отличие режимов может быть при использовании не­исправных деталей или радиоламп.

Для проверки качества работы усилителя необходимо подать на его вход напряжение от звукоснима­теля или трансляционной сети. Напряжение от трансляционной сети подается на входные гнезда через сопротивление величиной 1—2 Мом^ а параллельно входным гнездам включают сопротивление 15—30 ком. Если проверка производится от зву­коснимателя, желательно применять новые долгоиграющие грампластин­ки. При работающем усилителе про­веряют действие регуляторов гром­кости и тембра. Громкость воспроиз­ведения должна плавно изменяться от нуля до максимума, действие ре­гуляторов тембра заметно на слух. При любом положении регуляторов усилитель не должен самовозбуждаться. Если усилитель самовозбуждается, необходимо проверить нали­чие и заземление проводников, под­водящих сигнал к входу усилителя, качество заземления корпусов регу­ляторов. Иногда для устранения са­мовозбуждения между анодом и сеткой триода лампы Л1б приходится включать конденсатор емкостью 33 — 51 пф.

Фон переменного тока в громко­говорителе не должен прослушивать­ся даже при полном усилении и ра­зомкнутом входе усилителя. При правильной сборке и исправных де­талях фон переменного тока на вы­ходе усилителя не должен превышать 7—10 мв, то есть примерно в 500 раз меньше уровня сигнала. Резкое воз­растание фона иногда появляется при плохом контакте между корпусом одного из электролитических конден­саторов и контактным выводом.

Устранив самовозбуждение, если оно возникло, включают цепь отри­цательной обратной связи. При подключении сопротивления R₁₄ уси­литель может самовозбудиться или из-за неправильной фазы напряже­ния на обмотке II выходного транс­форматора, или из-за слишком малой величины сопротивления R₁₄. Если при перемене местами выводов любой из обмоток выходного трансформа­тора самовозбуждение не исчезает, следует в 2—3 раза увеличить вели­чину сопротивления R₁₄