28. Предварительный усилитель для стереофонической установки экстра-класса

Этот усилитель предназначен для комплектования низкочастотной Hi-Fi установки "экстра-класса", однако его схема и конструкция позволяют использовать усилитель и автономно, как с головными телефонами, так и с небольшими громкоговорящими акустическими системами.

Такая универсальность особенно выгодна для радиолюбительских конструкций, так как позволяет на основе одного усилителя собирать целый ряд установок высококачественного звучания.

В разработанной автором модели этот усилитель содержит экспандер, наличие которого обязательно в соответствии с предложенной нами же классификацией для установок "экстра-класса". Однако здесь описан упрощенный вариант, не содержащий экспандера, так как иначе усилитель оказывается недопустимо сложным даже для большинства квалифицированных радиолюбителей и трудно повторимым по краткому описанию. Такое упрощение никак не отразилось на характеристиках и параметрах установки, за исключением динамического диапазона.

Усилитель имеет следующие характеристики. Число стереотрактов - 2. Число полосных усилителей внутри каждого из стереотрактов - 2. Количество независимых входов в каждом из стереотрактов - 5. Количество независимых выходов - 4. Регулировка громкости - общая для всего усилителя, тонкомпенсированная, с двумя переключаемыми характеристиками тонкомпенсации и пять индивидуальных регуляторов уровня для каждого отдельного входа смесительного блока. Регулировка тембра - с помощью тон-регистра, имеющего пять фиксированных и четыре плавных регулятора частотной характеристики. Регулировка стереобаланса - с оптической индикацией.

Электрические характеристики: максимальная полоса пропускания по электрическому тракту от 5 до 250000 гц на уровне 0,7 от значения коэффициента усиления для частоты 1000 гц (измеренная на активном сопротивлении нагрузки - эквиваленте). Выходная мощность каждого из стереоканалов - 8 вт на низкочастотном и 3,0 вт на высокочастотном выходе.

Коэффициент нелинейных искажений менее 1%. Относительный уровень собственных шумов и фона не хуже - 70 дб. Глубина регулировки тембра на внешних границах слышимого диапазона частот (частоты 15 гц и 20 кгц) не менее 20 дб. Чувствительность с каждого входа устанавливается при регулировке в соответствии с номинальными значениями выходного напряжения используемых источников сигнала в пределах от 10 мв до 30 в.

Выходы усилителя рассчитаны на подключение к нему мощного оконечного УНЧ (выходное напряжение плавно регулируется в пределах от 0 до 100 в для низкочастотного и от 0 до 20 в для высокочастотного каналов), или небольших двухполосных громкоговорящих акустических систем с мощностью 2×10 вт или пяти пар головных телефонов, подобных описанным в предыдущем параграфе.

Конструктивно усилитель состоит из четырех блоков: смесительного устройства, блока регулировок с усилителем напряжения, выходного блока с коммутатором нагрузок и блока питания и индикации. Поскольку усилитель сложен, мы будем рассматривать его отдельно по блокам и в соответствии с этим вместо общей полной принципиальной схемы приведем отдельные схемы составляющих блоков.

Блок первый - смесительное устройство. Его принципиальная схема приведена на рис. 70. Из схемы видно, что входные цепи усилителя содержат корректирующие RС-цепочки для уравнивания величины сигнала и приведения частотных характеристик разных источников сигнала к одной форме. Выход каждой из таких цепочек нагружен на самостоятельный регулятор уровня (потенциометры R₄, R₈, R₉, R₁₁ и R₂₂). Входная цепь звукоснимателя имеет кроме корректирующей цепочки дополнительный усилительный каскад на левом по схеме триоде лампы Л₁, включенный перед регулятором уровня (R₂₂), так как сигнал, отдаваемый электромагнитным или электродинамическим звукоснимателем, обычно не превышает 5-10 мв.

Рис. 70. Двухполосная стереофоническая установка. Блок первый: смесительно-коммутационное устройство

Выходы всех индивидуальных регуляторов уровня через выключатели и разделительные стабилизирующие резисторы (R₇, R₁₂, R₁₃, R₁₄ и R₁₆) нагружены на один общий установочный регулятор усиления (R₁₅), с движка которого сигнал снимается на общий усилительный каскад, собранный на правом по схеме триоде лампы Л₁. Конструктивно выключатели спарены со сдвоенными потенциометрами, регулирующими уровень соответствующего сигнала одновременно в обоих каналах.

Регулятор усиления R₁₅ не является регулятором громкости, а служит только для первоначальной установки чувствительности усилителя в целом, поэтому его ось выведена на шасси первого блока под шлиц. По этой же причине переменный резистор должен быть линейным, т. е. с буквой А на крышке его корпуса.

После общего усиления сигнал попадает на сетку лампы Л₂, каждый триод которой работает катодным повторителем соответственно в левом и правом каналах. С нагрузки катодного повторителя сигнал через разделительный конденсатор C₁₅ подводится к стандартному экранированному разъему, обозначенному на схеме буквой А.

Для уменьшения уровня фона накалы ламп Л₁ и Л'₁ питаются от отдельных обмоток силового трансформатора пониженным напряжением (∼5,9 в), причем в цепь накала вводится положительный потенциал порядка 20 в относительно корпуса (шасси). С помощью балансировочного потенциометра (R₃₀ или R₃₁) добиваются минимального уровня фона. Оба балансировочных потенциометра расположены на шасси смесительного блока непосредственно возле соответствующих ламп, а их оси выведены под шлиц.

Основное внимание нужно обратить на монтаж этого блока. Именно этим и будет определяться уровень фона и шумов усилителя и в значительной мере - границы его полосы пропускания. Поэтому прежде всего запомните: внутри блока ни один провод и ни одну деталь нельзя соединять с шасси!

Шасси блока представляет собой сплошную железную коробку, наглухо закрываемую сплошным привинчивающимся железным поддоном без вентиляционных и каких-либо иных отверстий. Корпусы всех стандартных разъемов закреплены на одной из торцевых сторон шасси, а все регулируемые потенциометры - на противоположной торцевой стороне.

Ламповые панели - типа ПЛК-9-Э. На лампы надеты алюминиевые экраны. Провода накала свиты по два и помещены в металлическую заземленную экранирующую оплетку.

Общий ("земляной") провод выполнен в виде изолированной от шасси шины. В качестве шины используют толстый (1,0-1,5 мм) посеребренный медный провод. Корпуса электролитических конденсаторов изолированы от шасси.

Электрическая часть схемы не содержит каких-либо тонкостей и особенностей, поэтому нет необходимости давать опытным радиолюбителям иные пояснения, кроме уже приведенных.

Блок второй - усилитель напряжения и тон-регистр. Вход этого блока (рис. 71) начинается с коммутаторов П₁ и П₂. С помощью коммутатора П₁ достигается включение первого или второго усилительного тракта. При нажатии кнопки "левый" сигнал с входного гнезда подводится к "левому" усилителю, а "правый" усилитель при этом не подключен. Нажатием кнопки "правый" включается "правый" усилитель и отключается "левый". При нажатии кнопки "стерео" сигнал от "левого" входного контакта попадает на "левый" усилитель, а от "правого" - на правый, причем усилители между собой разобщены.

Рис. 71. Блок второй: усилители напряжения и тон-регистр

Наконец, при одновременном нажатии кнопок "правый" и "левый" оба сигнала от входного разъема одновременно попадают и на "правый" и на "левый" усилители, т. е. установка превращается в монофоническую с разнесенными акустическими системами.

С выхода коммутатора П₁ сигналы попадают на тонкомпенсированные регуляторы громкости R₂ и R'₂. Особенность схемы регуляторов громкости - наличие двух разных систем тонкомпенсации, коммутируемых кнопочным переключателем П₂.

Необходимость такого решения вытекает из следующих соображений. По принятой нами ранее классификации частотные характеристики тонкомпенсации для усилителей "экстра-класса" не должны отличаться от кривых равной громкости более чем на 10%. В то же время каждая кривая этого семейства строго соответствует определенному уровню сигнала. Это значит, что регулятор громкости не будет вносить субъективных искажений тембра при регулировании громкости только в том случае, если в его начальном положении, при котором мы устанавливаем тон-регистром желаемый исходный тембр звучания, характеристика тонкомпенсации точно соответствует абсолютному уровню громкости передачи.

Ясно, что на практике такого соответствия почти никогда не бывает, поэтому при регулировании громкости наблюдается заметное на слух изменение тембра звучания. Чтобы предельно уменьшить такое влияние, в схеме усилителя предусмотрены две системы тон-компенсации.

Если начальную регулировку тембра производят в положении регулятора громкости, близком к максимальному, нужно пользоваться схемой тонкомпенсации, подключаемой нажимом кнопки I коммутатора П₂. При исходном положении регулятора громкости, близком к среднему, нажимают кнопку II. Помимо этих кнопок коммутатор П₂ имеет кнопку О, при нажатии которой от регулятора громкости полностью отключаются все цепи тонкомпенсации. Этой кнопкой приходится пользоваться, когда через усилитель осуществляют запись на магнитофоне, и регулирование уровня сигнала не должно сопровождаться изменением его спектра.

С выхода регулятора громкости сигналы соответствующих каналов попадают на сетки триодов лампы Л₁ 6Н23П, работающей обычным усилителем напряжения. После усиления сигнал попадает на делитель, состоящий из резисторов R₁₁, R₁₂, R₁₃, нижнее плечо которого является регулятором стереобаланса.

При выбранных значениях сопротивлений глубина регулирования составляет 10 дб, что на практике вполне достаточно. Впрочем, при желании или необходимости этот предел можно расширить на сколько угодно, вплоть до полного запирания одного канала при максимальном усилении другого. Для этого достаточно уменьшить сопротивление резистора R₁₂.

Дальше сигнал попадает на вход третьего коммутатора - П₃, являющегося переключателем тон-регистра. Переключатель имеет пять положений: "Речь", "Симфония", "Джаз", "Интим" и "Тембр плавно". При нажатии кнопки "Речь" в цепь прохождения сигнала включается последовательно конденсатор С₂₄ емкостью 3600 пф, ограничивающий полосу пропускания снизу частотами 100-120 гц, а также установочный потенциометр R₃₆ и конденсатор С₂₅. Потенциометром устанавливают при регулировке усилителя нужную величину сигнала, а конденсатор С₂₅ ограничивает верхнюю границу полосы пропускания частотой 8 кгц. В этом положении переключателя сигнал с выхода коммутатора подводится для дальнейшего усиления только к низкочастотному каналу, а высокочастотный канал не используется.

При нажатии кнопки "Симфония" частотная характеристика блока регулировок остается совершенно линейной во всей полосе частот, пропускаемых усилителем, при этом уровень сигнала, снимаемого для дальнейшего усиления, регулируется в низкочастотном канале установочным потенциометром R₃₃, а в высокочастотном - потенциометром R₃₄.

Аналогичным образом при нажатии кнопки "Джаз" формируется частотная характеристика с большими подъемами на низших (20-80 гц) и высших (5-20 кгц) частотах, а при нажатии кнопки "Интим" - характеристика с большим подъемом низких частот в области 30-120 гц и значительным спадом коэффициента передачи на частотах свыше 4 кгц.

Наконец, при нажатии кнопки "Тембр плавно" все фиксированные цепи формирования частотной характеристики УНЧ отключаются, и слушатель получает возможность сформировать частотную характеристику по своему усмотрению, пользуясь четырьмя регуляторами тембра. Первый из них (потенциометр R₁₅) регулирует область от 10 до 100 гц, второй (R₁₆) - от 100 до 1000 гц, третий (R₁₈) - от 1 до 8 кгц и четвертый (R₂₁) - на частотах свыше 8 кгц.

Сигнал с выхода первых двух регуляторов попадает только в низкочастотный полосный усилитель, с третьего регулятора - и в низкочастотный и в высокочастотный полосный усилитель, а с четвертого - только в высокочастотный.

Наличие установочных потенциометров в схеме тон-регистра позволяет при регулировке усилителя установить для условной средней частоты 1000 гц одинаковые уровни выходного сигнала, поэтому при переключении кнопок тон-регистра во время передачи изменяется только тембровая окраска звука и не меняется его относительный уровень громкости.

Сформированные сигналы в каждом канале поступают для дальнейшего усиления на лампу Л₂ (или Л₃), один из триодов которой работает в низкочастотном, другой - в высокочастотном полосном усилителях. Эти усилительные каскады имеют частотные характеристики, соответствующие спектру пропускаемых сигналов. В нерабочей части характеристика каскада имеет плавный, но значительный спад.

Конструктивно блок регулировок также представляет собой глухой железный кожух, внутри которого расположены все переключатели и регуляторы. Оси потенциометров регуляторов тембра выведены на одну из торцевых сторон кожуха, являющуюся лицевой. Оси всех установочных потенциометров (типа СПО или СП-0,4) выведены под шлиц внутри блока. Монтаж этого блока навесной, так как многие элементы схемы приходится подбирать при налаживании усилителя, что при печатном монтаже неудобно.

Так же как и в первом блоке, применена общая шина, изолированная от шасси.

В качестве коммутаторов П₁ и П₂ использованы малогабаритные переключатели дорожек от стереомагнитофона "Яуза-10"; переключатель П₃ - от телевизора "Темп-6" или "Темп-7", причем конструкция переключателя незначительно изменена: вместо двух защелок на три левые и три правые кнопки сделана одна общая защелка на все кнопки, а крайняя кнопка, разрывающая в телевизоре сетевую цепь, спилена. Таким образом получается переключатель на пять положений с автоматическим отключением всех ранее нажатых кнопок при нажатии на любую из них.

Для увеличения переходного затухания между трактами, между группами контактов, относящимися к разным трактам, установлены заземленные экраны из белой жести, обе стороны которых оклеены плотной бумагой для исключения замыканий в переключателях.

Еще раз напоминаем, что корпусы электролитических конденсатов ров с шасси не соединены, а подключены к общей минусовой шине тай же, как и центральные выводы входного и выходного разъемов.

Блок третий - оконечные каскады. В третьем блоке, схема которого приведена на рис. 72, имеются четыре двухтактных усилителя. Каждый из стереотрактов содержит два полосных усилителя: низкочастотный и высокочастотный. Низкочастотный усилитель состоит из фазоинвертора, собранного на двойном триоде 6Н2П и двухтактного ультралинейного оконечного каскада на лучевых тетродах 6П14П.

Рис. 72. Блок третий: оконечные усилители

Весь усилитель с выхода до входа охвачен довольно глубокой отрицательной обратной связью по напряжению. Изменением глубины обратной связи с помощью установочного потенциометра R₆₅ при налаживании усилителя устанавливают необходимую чувствительность.

Высокочастотный усилитель схемно построен так же, как и низкочастотный, однако содержит всего две лампы вместо трех, так как в фазоинверсном каскаде используются триоды, входящие в баллон оконечных ламп 6Ф5П.

Номинальная чувствительность низкочастотного усилителя порядка 0,3-0,5 в, высокочастотного - 0,2 в, однако цифры эти весьма условны и не обязательны, так как весь усилитель в целом, включая блоки I и II, имеет большой запас усиления и установочные регуляторы уровня в предыдущих блоках, поэтому соотношение уровней на входе и выходе стыкуемых блоков может быть достаточно произвольным.

Каждый из четырех усилителей оконечного блока имеет выходной трансформатор, вторичные обмотки которого секционированы, имеют много отводов и позволяют согласовать усилитель практически с любой нагрузкой.

Мы уже указывали выше, что эти усилители правильнее называть не оконечными, а предоконечными, так как вообще они рассчитаны на возбуждение действительно мощных (по 50 вт) оконечных блоков. Именно для этого один из выходов каждого канала описываемого блока обеспечивает на одном из разъемов плавно регулируемые выходные напряжения порядка 100 в для низкочастотного и 20 в для высокочастотного сигналов. Регулировка осуществляется установочными потенциометрами R₆₆ и R₆₇, выведенными под шлиц.

Однако достаточная мощность выходных каскадов этого блока (порядка 6-8 вт для низкочастотного и 2-3 вт для высокочастотного) позволяют нагружать их либо на группу из 5-6 пар электродинамических телефонов, либо на небольшие (порядка 8-12 вт) акустические громкоговорящие системы. Для этой цели одна из обмоток на каждом выходном трансформаторе секционирована и рассчитана на подключение нагрузок от 2 до 14 ом.

При регулировке усилителя очень важно с максимально возможной степенью точности сбалансировать выходные напряжения фазоинвертора. Для этой цели в схеме предусмотрены установочные потенциометры R₅₂ и R₅₉. С их помощью добиваются одинаковых значений напряжения возбуждения на сетках ламп двухтактного оконечного каскада.

Наконец, еще два установочных регулятора конструктивно размещены в небольшом блоке вместе с фишкой головных телефонов. Это потенциометры R₆₉ и R₇₀. Они нужны для того, чтобы из двух раздельных сигналов (НЧ и ВЧ) каждого тракта получить путем пропорционального смешивания один широкополосный сигнал Вращением осей этих потенциометров добиваются правильного соотношения мощностей двух складываемых сигналов на каждом из наушников.

Блок четвертый - источник питания и система индикации. Полная схема блока питания приведена на рис. 73. Блок имеет один общий силовой трансформатор, два мостовых выпрямителя B₁ и В₂ и шесть групп накала ламп со специальными антифонными устройствами.

Рис. 73. Блок питания и индикации стереоустановки

Первые две независимые обмотки накала входных ламп первого блока дают пониженное напряжение (порядка 5,9 в), и каждая из них внутри первого блока подключена к балансировочным потенциометрам R₃₀ и R₃₁, с помощью которых при регулировке усилителя добиваются минимального уровня фона в соответствующем канале. Третья лампа первого блока имеет свою обмотку накала, а ее балансировочный потенциометр размещен в блоке питания вместе со всеми остальными потенциометрами.

Еще одна отдельная обмотка накала питает все лампы второго блока и, наконец, две мощные обмотки питают накал ламп в каждом канале третьего, оконечного блока.

Движки всех потенциометров в цепях накала (кроме входных ламп) подключены к делителю, состоящему из резисторов R₉ и R₁₀ и конденсатора С₁, создающему постоянный положительный потенциал (+20 в) относительно шасси.

На схеме блока питания показан еще и индикатор стереобаланса с относящимися к нему цепями, хотя и конструктивно и схемно он должен быть отнесен к оконечному блоку. Сделано это исключительно из соображений более удобного размещения цепей на схемах и обусловлено форматом книги.

Цепь индикации состоит из отдельной обмотки силового трансформатора, делителя напряжения (резисторы R₁, R₂, R₇, R₈, R₁₁ и R₁₂), включателей индикатора П_4а, П_4б, П_4В, П_4Г, а также фотометрического сравнивателя уровней (Л₁ и Л₂).

Включатели конструктивно совмещены с регулятором стереобаланса и замыкаются при вытягивании ручки регулятора на себя, При этом напряжение с частотой 50 гц от обмотки силового трансформатора подается на указанные выше делители, а с них - на установочные потенциометры R₁₅, R'₁₅ первого блока, а лампочки фотометра одновременно подключаются к низкочастотным выходам соответствующих трактов.

Поставив ручку регулятора стереобаланса приблизительно в среднее положение, с помощью регулятора громкости устанавливают достаточную, но не чрезмерную яркость свечения фотометра, после чего вращением ручки регулятора стереобаланса добиваются одинаковой освещенности обеих половин матового стекла фотометра. После этого выключают схему индикации нажатием на ручку регулятора стереобаланса до щелчка.

Устройство и принцип работы фотометра подробно описаны в § 18, а его схема приведена на рис. 52, в. Важно указать, что для фотометра нужно подобрать пару совершенно одинаковых по электрическим и световым характеристикам индикаторных лампочек.

Силовой трансформатор намотан на каркасе и собран на железе от силового трансформатора для телевизора "Темп-6М" ("Темп-7М") с использованием его сетевых обмоток. Трансформатор имеет следующие данные. Сталь Э-310-0,35, ленточный сердечник, толщина набора 40 мм. Две сетевые обмотки по 455 витков провода ПЭЛ-0,69 с отводами от 394-го витка. Повышающая обмотка состоит из 700 витков провода ПЭЛ-0,44 с отводами от 600, 550 и 475-го витков для подбора точного значения выпрямленного напряжения под нагрузкой. Обмотки накала первых ламп имеют по 20 витков провода ПЭЛ-0,44, обмотки III и IV - по 25 витков провода ПЭВ-0,8 обмотки накала мощных ламп - по 26 витков провода ПЭВ-1,0. Обмотка схемы индикации стереобаланса состоит из 10 витков провода ПЭЛ-0,2.

Дроссели фильтра намотаны на железе сечением 19×28 мм и имеют по 1800 витков провода ПЭЛ-0,29.

Выходные трансформаторы для низкочастотных оконечных каскадов имеют те же данные, что приведены на рис. 65, за исключением наличия дополнительной выходной обмотки для мощного оконечного усилителя, состоящей из 300 витков провода ПЭЛ-0,2, намотанной поверх всех остальных обмоток.

Выходные трансформаторы для высокочастотных оконечных каскадов намотаны на самодельных каркасах для сердечника из феррита Ф-2000. Для этой цели автор использовал сгоревшие строчные трансформаторы от телевизоров со 110° отклонением (ТВС-110). С сердечника срезаются полностью все обмотки, склеенный сердечник аккуратно распиливают по месту склейки, изготовляют из прессшпана или самого тонкого плексигласа каркасы (по два на каждый трансформатор), на одном из которых наматывают первичные, а на другом - вторичные обмотки. При сборке транформа гора обе половинки сердечника вновь склеивают клеем БФ. Перед склейкой нужно тщательно отшлифовать стыкуемые срезы сердечника мелкой шкуркой. Общий вид собранного трансформатора приведен на рис. 74.

Рис. 74. Внешний вид собранного выходного трансформатора высокочастотного усилителя

Каждая половина первичной обмотки намотана проводом ПЭВ-0,2 и содержит 600 витков (отвод от 250-го витка). Вторичная обмотка для выхода на мощный оконечный усилитель имеет 300 витков провода ПЭВ-0,15, а обмотка для подключения громкоговорителей и головных телефонов намотана проводом ПЭВ-0,8 до заполнения каркаса с отводами через каждые 15-20 витков.

Описанная установка сложна (даже без экспандера и блока мощных усилителей). Поэтому она доступна для повторения только опытным квалифицированным радиолюбителям. Регулировка установки невозможна без хороших измерительных приборов. В первую очередь это относится к измерителю к.н.д. и генератору синусоидального напряжения.

В то же время опытным квалифицированным радиолюбителям нет нужды слишком подробно расписывать каждую деталь в схеме и конструкции установки. Поэтому мы ограничимся приведенным выше описанием, оставив вопросы конструкторского, компоновочного и оформительного характера для решения читателям.

Укажем лишь, что перед окончательной сборкой всей установки необходимо тщательно и полностью отрегулировать и испытать каждый из блоков в отдельности. Без этого регулировка усилителя в целом будет слишком трудоемкой.

Заземление всех без исключения нулевых шин и корпусов всех блоков производится обязательно отдельными самостоятельными проводами на одну общую точку заземления минусового вывода выпрямителя в блоке питания. Без соблюдения этого непременного правила радиолюбитель не сможет достигнуть требуемого уровня фона порядка - 70 дб.

В заключение скажем, что вовсе не обязательно полностью и точно копировать всю установку от начала до конца. Каждый радиолюбитель может использовать для своей установки те или иные блоки или отдельные схемные решения списанной установки, сочетая их с блоками или конструкциями, уже имеющимися у него, или изготавливаемыми по другим описаниям.