Трехполосный стереоусилитель (дополнения)

В связи с большим интересом, проявляемым радиолюбителями к стереоусилителю , описание которого помещено в сборнике ВРЛ № 60, автором подготовлены дополнения к этой статье, которые помогут ответить на основные, наиболее часта встречаемые в письмах читателей вопросы.

Известно, что в однополосных усилителях трудно получить равномерную АЧХ по краям диапазона. Для того чтобы иметь возможность слушать музыку на средних и малых уровнях громкости без потери низкочастотных и высокочастотных составляющих, приходится увеличивать общую мощность усилителя. Только в этом случае регуляторами тембра можно при малой громкости поднять уровень НЧ и ВЧ составляющих сигнала до приемлемого для слуха. Необходимость такого подъема вызывается физиологическими особенностями органа слуха — снижением чувствительности при изменении частоты сигнала от 500 до 20 Гц и от 4 до 20 кГц (псофометриче-ская функция). В трехполосном УНЧ раздельно усиливаются и регулируются составляющие спектра сигнала именно на этих участках, причем с глубиной до 50 дБ, что позволяет применять в акустических системах (АС) динамические головки и среднего класса, так как их недостаточная отдача может быть частично компенсирована регуляторами тембров.

Максимальная синусоидальная мощность усилителей полос обусловлена типами ламп и выходных трансформаторов и с примененными не может быть более: в полосе НЧ —2X10 ВА; СЧ — 2X4 ВА; ВЧ —2X4 ВА.

Переходное затухание в любых сочетаниях измерений между полосами и каналами — более 50 дБ, т. е. значительно выше, чем у звуконосителей и звукосчитывающих элементов. Динамический диапазон каждой полосы соответствует глубине регулировки тембров и ограничен сверху мощностью выходных каскадов полос, а снизу — начальным скачком изменения сопротивления потенциометров, так как уровень помех ниже минимально различимого уровня сигнала на 10÷15 дБ и составляет — 60÷ —65 дБ (измеритель В3—5).

Необходимо не забывать, что прекрасная АЧХ усилителя по электрическому тракту еще не обеспечит качества акустического сигнала, т. е. такой же верности и равномерности звукового давления. Из идеи трехполосного усиления следует, что динамических головок в АС должно быть не менее трех, каждая включается к своему выходному трансформатору без фильтров. Очевидно, что каждая из головок полос должна обеспечивать воспроизведение сигналов этих полос, но не менее.

Автор, например, экспериментировал с динамическими головками 10ГД30, 8ГД2РРЗ, 6ГД2, 8ГД2, 4ГД28, 4ГД8-Е, ЗГД31, 2ГД36. Опробовались различные варианты количеств и сочетаний головок в целях установления возможностей сопряжения усилителя без перестройки с разными нагрузками. В зависимости от типа головок качество звучания, естественно, изменялось. Однако регуляторами тембров удавалось в определенной степени сблизить субъективное ощущение звучания АС с разными головками. Наиболее приемлемым оказался вариант: НЧ —20 ВА, 15 Ом —1 шт.; СЧ—18 ВА, 9 ОМ, 3 шт.; ВЧ —12 ВА, 8 ОМ, 2 шт. при размерах каждой АС 0 ,8 X 0,6 X 0,4 м. Усилитель соединен с АС многопроводным кабелем типа ТСК.В. Конструкция АС зависит от размеров и акустических свойств помещения, примененных головок, технических возможностей радиолюбителя, от задач, ставящихся при создании звукоформи-рующего комплекса.

Как правило, музыкальная программа записывается в достаточно большом помещении с хорошей акустической репутацией. Звуковые волны распределяются в объеме такого зала равномерно, образуя так называемое диффузное первичное звуковое поле. Следовательно, задача звукоформирующего воспроизводящего тракта — наиболее точно передать все параметры и нюансы этого поля. Звуковое поле, полученное электроакустическими средствами в помещении, где происходит прослушивание музыки, называется вторичным. Разумеется, чем более качество вторичного поля адекватно качеству первичного, тем натуральнее звучание инструментов оркестра. Это достижимо лишь при последовательном наращивании качества каждого звена звукоформирующего тракта, звуконосителя , звукосчитывающего устройства, механизма транспортирования ленты (МТЛ) и механизма вращения диска ЭПУ, тонарма, предусилителей-корректоров , усилителя мощности, акустических систем (АС) и помещения для прослушивания музыкальных программ.

Трехполосный усилитель мощности — составная часть такого тракта, позволяющая упростить АС. При однополосном усилении в АС устанавливаются фильтры, разделяющие широкополосный сигнал на отдельные полосы по числу типов головок. Фильтры обычно содержат индуктивности и емкости, чьи характеристики можно считать линейными лишь при малых уровнях сигнала. При больших значениях тока и напряжения детали фильтра теряют линейность, внося в сигнал гармонические и интермодуляционные нелинейные искажения. В трехполосном УНЧ тоже есть фильтры, но работают они только при малых сигналах и не содержат индуктивностей.

Измеренное выходное сопротивление усилителей полос с примененными без переделки заводскими выходными трансформаторами равно: НЧ — 7,0 Ом; СЧ — 7,6 Ом; ВЧ — 4,0 Ом на эквивалентах нагрузок, равных: НЧ — 5 Ом; СЧ — 4 Ом; ВЧ — 4 Ом.

Резисторы R50, R51, R78, R98 устанавливают необходимую частотную и амплитудную характеристику цепей ООС, регулируя этим и АЧХ всего усилителя. Поэтому настраиваются цепи ООС в последнюю очередь. Перед настройкой ООС желательно снять АЧХ полос до ее введения, построив график, подобный изображенному на рис. 1 (ВРЛ № 60). Затем, подав на вход сигналы, включить цепи ООС через потенциометр сопротивлением 1004-330 кОм. Найдя правильную фазу (путем переключения выводов обмоток трансформатора), регулируя потенциометр (330 кОм), находим оптимальную глубину ООС, руководствуясь предварительными АЧХ полос. Параллельно потенциометру 330 кОм подключается потенциометр 30 кОм через конденсатор емкостью 0,1 мкФ, 0,01 мкФ, 510 пкФ для НЧ, СЧ и ВЧ полос соответственно. Этим потенциометром устанавливается крутизна и частота разделения полос, а также устраняется неравенство глубины ООС на разных частотах в пределах каждой полосы. Может потребоваться подбор и величин емкостей конденсаторов.

Резистор R3 имеет номинал порядка 10÷100 кОм и уменьшает шунтирование выхода катодного повторителя низким импедансом транзисторного магнитофона. Резисторы R35 и R37 (0,5÷10 кОм) выравнивают токи ламп фазоинвертора. На время настройки их заменяют потенциометрами сопротивлением 10 кОм. Резистор R61 (75÷150 кОм) увеличивает развязку между фильтрами Z3 и Z4, а также служит для подбора пропорций напряжений полосы СЧ, как и резистор R52. Резисторы R5, R19, R28, R44, R60, R73, R92 подбираются для установления напряжений на электродах ламп (согласно табл. 1), начиная с Л 6 , Л7.

При компоновке усилителя учтены эргономические, функциональные, эстетические и технологические требования в их неотъемлемом единстве. Эти проблемы, как правило, мало знакомы радиолюбителям и редко рассматриваются в печати. Но без их решения нельзя создать ни одну конструкцию, удовлетворяющую множеству требований. Художественное конструирование, или дизайн, является комплексным методом при проектировании различных технических изделий. Внешние усложнения, обилие ручек, кнопок, индикаторов, надписей делаются часто в престижных, украшательских целях, что прельщает потребителя. Конечно, истинно профессиональный дизайн не имеет ничего общего с оформительством и украшательством.

Умение сформулировать задачу —о дно из необходимых качеств дизайнера. Радиолюбитель-конструктор постоянно сталкивается с проблемами дизайна. Очень часто подход таков: изготавливается конструкция, упаковывается в кожух, а затем на него накладывается дизайн в худшем его проявлении. Разумеется, радиолюбители не могут соревноваться с продукцией массового производства. Цель радиолюбителя-конструктора — создание оригинального, единичного решения.

При создании трехполосного усилителя дизайнерская разработка и предшествовала, и непрерывно дополняла конструкторскую . Это позволило скомпоновать усилитель в прямоугольную статическую форму черного матового цвета со светлыми узкими полосами, заглубленными в металл, служащими не только для визуального уменьшения высоты усилителя и основой для зрительной при вязки регуляторов (чтобы не плавали по панели), но и для расположения надписей на этих полосах. Боковые стенки, также светлые, замыкают динамический строй этих полос, придавая всей конструкции лаконичный, а потому и элегантный вид. Ритмический шаг между центрами регуляторов и кнопок (60 мм), ширина светлых полос (6 мм), диаметр ручек (15 мм), ширина темных полос (27 мм), высота (105 мм), ширина (250 мм) и длина усилителя в корпусе (610 мм) находятся между собой в зрительно (и математически) гармонических отношениях, приятных для обозрения: 610/105 = 5,8;

610/250 = 250/105 =√5,8 = 2,4

Проектирование велось методом прорисовки деталей в трех проекциях в масштабе 1:1с одновременным перемещением натурных элементов на отдельном листе.

Разъемы Ш 1 ÷Ш5 расположены над шасси на уровне селектора входов В1, находящегося в стальном кожухе в средней части усилителя, где происходит предварительная обработка сигнала. Затем сигнал разделяется фильтрами и направляется влево и вправо на соответственно расположенные выходные лампы и трансформаторы. Размещение усилителей полос справа и слева от зоны входов позволило расположить детали согласно логике схемы и сократить входные и выходные соединительные провода, а следовательно, наводки и фон. Потенциометры R47 балансировки токов ламп Л 6 ÷Л9 и разъемы Ш6, Щ7 находятся в зоне монтажа выходных ламп и отделены от входных разъемов стальным несущим шасси, хотя и расположены рядом с ними на равном расстоянии от выходных трансформаторов полос. В то же время —э то единственно-возможное место на задней стенке для их размещения без увеличения габаритов усилителя, числа экранов и длины проводов.

Блок питания съемный. В его кожухе расположены Tp1, L1, L2, С48÷С57, Д 1 ÷Д12, Пр1÷Пр4, В4, R99. Включатель сети кнопочный. Диаметр кнопки 8 мм. Миниатюрная индикаторная лампа помещена в кожух диаметром 8 мм с отверстием в торце. Поэтому на панели присутствуют элементы, функции которых выявлены только двумя типоразмерами 8 и 15 мм (ручки).

В заключение — о неточностях, допущенных в сборнике ВРЛ № 60. Резистор R21 должен иметь номинал 240 Ом, R18 —430 кОм. Конденсатор С34 должен быть емкостью 0,01 мкФ. Выход к разъему Ш 6 (Ш7) (рис. 3) должен идти от вывода 6 трансформатора Тр2 (Тр5), т. е. от точки соединения R50 и C20.