19. Многополосные усилители

Требования к усилителям, предназначенным для пропускания составляющих очень низких или очень высоких звуковых частот, противоречивы. Так, для удовлетворительного воспроизведения частот порядка 10-20 гц первичная обмотка выходного трансформатора должна иметь индуктивность порядка нескольких десятков генри, тогда как для удовлетворительного воспроизведения частот 18-25 кгц необходимо, чтобы собственная емкость первичной обмотки не превышала нескольких пикофарад, а индуктивность рассеяния составляла всего несколько процентов. Ясно, что сконструировать трансформатор, удовлетворяющий этим требованиям, чрезвычайно трудно, а при расширении полосы пропускания до 40-60 кгц почти невозможно.

Гораздо проще пойти на разделение всего спектра усиливаемых частот на несколько частотных поддиапазонов (участков) и для каждого из них построить самостоятельный усилитель с учетом специфики данного частотного поддиапазона.

Заметим, что именно так поступают в радиовещательных приемниках, разделяя весь принимаемый диапазон частот на отдельные участки (СВ, ДВ, КB, УКВ). Коэффициент перекрытия хорошего современного радиоприемника от нижней границы длинноволнового диапазона (150 кгц) до верхней границы коротковолнового диапазона (15 Мгц) составляет по частоте всего 100 раз, тогда как средний Hi-Fi УНЧ с полосой пропускания 20-20000 гц имеет коэффициент перекрытия в 10 раз больше, причем допустимая неравномерность по усилению в этом диапазоне составляет всего лишь 1-3 дб, т. е. гораздо меньше, чем для приемника высшего класса.

При современном состоянии аппаратуры Hi-Fi вполне достаточно разделение общего спектра на две полосы с условной границе: в районе от 3 до 8 кгц. Такое разделение целесообразно еще и потому, что подавляющее большинство мощных низкочастотных громко говорителей достаточно хорошо воспроизводят звуковой сигнал с частотами до 6-8 кгц, тогда как специальные высокочастотные излучатели (неуважительно именуемые у радиолюбителей "пищалками") обычно рассчитаны на воспроизведение составляющих сигнала с частотами от 6-8 до 18-25 кгц.

Мы уже немного касались особенностей НЧ и ВЧ оконечных каскадов. Укажем теперь на некоторые отличия НЧ усилителей от BЧ усилителей в целом.

Прежде всего, для НЧ усилителей вполне допустимо и даже желательно искусственно ограничить верхнюю границу полосы пропускания значением 6-8 кгц путем сознательного увеличения входных и выходных емкостей каскадов предварительного усиления, применением фильтров и частотно-зависимых цепей отрицательной обратной связи. Эти меры значительно снижают восприимчивость усилителя к паразитным наводкам высших звуковых и ультразвуковых частот, сводя к минимуму возможность самовозбуждения усилителя.

Во-вторых, резко снижаются требования к выходному трансформатору, что позволяет значительно упростить его изготовление и снизить стоимость. Наконец, намного упрощаются цепи разделения частот в регуляторах тембра и облегчается процесс регулировки. В высокочастотном усилителе появляется возможность широко использовать высокоэффективные сердечники из пермаллоя и феррита, применять LC-фильтры и резонансные системы, которые на низких частотах были бы недопустимо громоздкими.

Кроме того, в ряде случаев оказывается полезным заменять в регуляторах переменные сопротивления переменными конденсаторами и даже трансформаторами с переменной связью, обладающими при правильном конструировании большим диапазоном регулирования, чем обычные потенциометры.

Блок-схемы и число каскадов обоих усилителей остаются одинаковыми, хотя коэффициенты усиления их будут разными. Это объясняется различием в выходной мощности каналов, создающих на слух впечатление одинаковой громкости. Для того чтобы при регулировке усилителя можно было правильно установить необходимое соотношение мощностей, в одном из полосных усилителей обычно высокочастотном) делают заведомо большее усиление и вводят помимо обычного регулятора громкости специальный установочный регулятор уровня, либо включают между каналами объединенный одной ручкой регулятор баланса по типу регулятора стереобаланса.

Относительно места разделения полос нельзя дать единственно правильный совет, однако можно смело рекомендовать делать такое разделение не ближе второго каскада, так как при этом значительно упрощается регулировка громкости (она остается общей для обоих каналов) и по крайней мере на порядок снижается уровень наводок на цепи разделения.

Довольно часто предварительный усилитель делают общим до цепей регулировки тембра, а дальнейшее усиление ведут в двух различных усилителях - высокочастотном и низкочастотном. Не следует забывать, что усилители с разделением сигнала на выходе (т. е. в целях вторичной обмотки выходного трансформатора) и усилители с последовательно включенными двумя выходными трансформаторами Являются обычными однополосными, поэтому мы не будем здесь о них говорить.

Разделение спектра на три и более полос совершенно нецелесообразно и бесполезно, так как не дает никакого выигрыша по сравнению с двухполосной системой, тогда как в акустических агрегатах такое разделение, как мы увидим дальше, оправдано.

В заключение можно отметить, что двухполосные усилители значительно сложней и дороже однополосных, поэтому строить их имеет смысл пока только для систем "экстра-класса", тем более, что параметры, удовлетворяющие требованиям на усилители "стандартного Hi-Pi класса", довольно легко можно получить в однополосном усилителе.

Что касается стереофонических систем, то еще не накоплен практический опыт по использованию двухполосных усилителей в каждом из стереотрактов, достаточный для определенных выводов, а тем более рекомендаций, поэтому мы призываем радиолюбителей к экспериментам в этой области. Для начала, вероятно, имеет смысл каждый из стереотрактов выполнить как обычный двухполосный монофонический усилитель, а оптимальное соотношение мощностей между ними, количество локализованных источников звука, взаимное расположение громкоговорителей в помещении определить практически. Большую помощь в этом сможет оказать метод субъективных испытаний, описанный в § 5.