Выходной усилитель и блок питания

С целью улучшения электроакустических параметров магнитофона для получения качественного воспроизведения звука выходной усилитель построен на транзисторах по схеме с бестрансформаторным оконечным каскадом. Исключение из схемы выходного трансформатора снижает нелинейные искажения и способствует расширению полосы воспроизводимых усилителем звуковых частот. В такой схеме передача низших частот ограничивается лишь емкостями переходных конденсаторов, а верхних частот - диапазоном звучания громкоговорителей и и емкостями монтажа. Кроме того, исключается сложное изготовление качественного выходного трансформатора и снижается вес усилителя. Применение транзисторов вызвано той причиной, что бестрансформаторная схема выходного каскада с их использованием имеет малое выходное сопротивление, позволяющее в качестве нагрузки использовать обычные низкоомные электродинамические громкоговорители.

Так как в магнитофоне применены громкоговорители со сравнительно ограниченным диапазоном их звучания, то возникает вопрос, нужно ли для них строить высококачественный усилитель. Однако необходимо учитывать, что к магнитофону могут быть подсоединены электродинамические головные телефоны, качество воспроизведения которых может быть значительно выше, чем у использованных громкоговорителей, которые при этом отключаются. Кроме того, широкополосный усилитель практически не вносит дополнительных искажений.

Схема выходного усилителя магнитофона показана на рис. 16. Первый каскад усилителя выполнен по схеме эмиттерного повторителя на транзисторе Т1. Эмиттерный повторитель создает высокое входное сопротивление усилителя, необходимое для согласования с высоким выходным сопротивлением предварительного усилителя, выполненного на лампах. При отсутствии этого каскада низкое входное сопротивление транзисторного усилителя шунтировало бы выход предварительного усилителя и не только уменьшило бы сигнал, но и исказило его характеристики. Так как этот каскад практически не дает усиления, то в нем следует использовать транзистор с малым уровнем собственных шумов. Такими свойствами обладают транзисторы типа МП39Б.

Рис. 16. Принципиальная электрическая схема выходного усилителя

Выходной сигнал предварительного усилителя с регулятора тембра через клемму 8 и разделительный конденсатор С33 поступает на базу транзистора Т1. С эмиттерной нагрузкой повторителя (резистор R43) сигнал через конденсатор С35 подводится ко второму каскаду, выполненному по схеме с общим эмиттером на транзисторе Т2. Резистор R48 стабилизирует режим транзистора Т2 по постоянному току, а шунтирующий его конденсатор С36 устраняет отрицательную обратную связь по переменному току.

Напряжение смещения на базу транзистора Т2 подается с делителя R44, R45, присоединенного к точке симметрии оконечного каскада усилителя. У правильно настроенного усилителя напряжение в этой точке равно примерно 6 в, т. е. половине напряжения источника питания. При изменении этого напряжения вследствие температурного изменения токов покоя транзисторов оконечного каскада происходит снижение максимальной выходной мощности и возрастание нелинейных искажений, так как к одному из упомянутых транзисторов подается меньшее напряжение источника питания. Присоединение делителя смещения транзистора Т2 к точке симметрии создает сильную отрицательную обратную связь по постоянному току между выходом оконечного каскада и входом второго каскада, которая стабилизирует напряжение покоя в точке симметрии оконечного каскада.

Третий каскад усилителя является фазоинверсным и построен на транзисторах Т3 и Т4 разного типа проводимости. На их базы через непосредственную связь (без разделительных конденсаторов) подводится напряжение сигнала из коллекторной цепи транзистора Т2. Благодаря их разной проводимости (транзистор ТЗ, МП39Б имеет проводимость типа p-n-p, а транзистор Т4, МП38А - проводимость n-p-n) на их нагрузках (резисторы R51, R52) создаются одинаковые по форме сигналы, но сдвинутые по фазе на 180° (разнополярные сигналы).

Как отмечалось, при изменении температуры меняются токи покоя транзисторов оконечного каскада, что может привести к их тепловому пробою. Для уменьшения зависимости тока от температуры в цепь коллектора транзистора Т2 последовательно с резистором R47 включен диод Д4. Прямое падение напряжения на этом диоде уменьшается с увеличением температуры (у диода типа Д18 примерно 2 мв на 1°С), что приводит к снижению напряжения смещения на базах транзисторов Т3 и Т4, а также, учитывая непосредственную связь, и на базах транзисторов Т5 и Т6. Поэтому ток покоя, который увеличивается с увеличением температуры при отсутствии защитных устройств, будет стабилизирован. Фазоинверсный каскад нагружен на резисторы R51, R52 одинаковых сопротивлений, с которых разнополярные сигналы непосредственно подводятся к базам транзисторов Т5 и Т6 оконечного каскада, выполняющего роль усилителя мощности. Упомянутые резисторы частично выравнивают выходные сопротивления плеч фазоинверсного каскада.

В оконечном каскаде использованы транзисторы П213Б. Если необходимо увеличить полосы воспроизводимых частот в сторону высоких частот, то можно применить конверсионные транзисторы типа П605. Однако необходимо учитывать, что их допустимое обратное напряжение, прикладываемое к переходу база - эмиттер, составляет всего 1 в. Поэтому сопротивление резисторов R51, R52 следует уменьшать вдвое. Кроме того, при работе на низкоомную нагрузку из-за большого сопротивления насыщения падает выходная мощность. Для снижения этого недостатка рекомендуется увеличить сопротивление нагрузки, включив последовательно громкоговорители.

Транзисторы Т3, Т5 и Т4, Т6 образуют так называемые "составные" транзисторы разной проводимости. Они работают в двухтактном режиме, т. е. если первые усиливают, например, положительную полуволну колебаний сигнала, то вторые - отрицательную половину. Усиленные полуволны затем складываются на нагрузке (конденсатор С37, громкоговорители Гр1, Гр2 и элементы L3, С38) в первоначальный сигнал. Понятно, что если усиление "составных" транзисторов будет разное, то сигнал исказится, т. е. возникнут нелинейные искажения. Поэтому минимальные нелинейные искажения в этой схеме достигаются в том случае, когда произведения коэффициентов усиления β транзисторов каждого "составного" транзистора равны, т. е. когда выполняется равенство

Диапазон воспроизводимых частот со стороны низших частот зависит от величины емкости конденсатора С37. С увеличением емкости усилитель воспроизводит более низкие частоты.

Для снижения частотных и нелинейных искажений между выходом усилителя и базой транзистора Т2 включена цепь отрицательной обратной связи, состоящая из резистора R49.

Нагрузкой выходного усилителя являются два громкоговорителя Гр1 и Гр2, включенных параллельно. Как известно, когда громкоговоритель воспроизводит одновременно звуки с высшими и низшими частотами, то в звуке возникают комбинационные тона. Для снижения этого явления громкоговорители включены через фильтровые элементы L3 и С38, разделяющие сигналы по низшим и высшим частотам. В качестве низкочастотного громкоговорителя применен громкоговоритель 1ГД-9, имеющий мягкий диффузор и способный воспроизводить наименьшие частоты в диапазоне около 80 гц. Высокочастотным громкоговорителем служит громкоговоритель 1ГД-36, который имеет такую конструкцию защитного колпачка, которая расширяет в сторону высоких частот рабочий диапазон (порядка до 16 кгц).

Предусмотрена возможность отключения громкоговорителей с помощью переключателя В8 типа "тумблер". При этом к выходу усилителя подключается розетка внешнего громкоговорителя ВГ. Резистор R53 защищает выход усилителя от короткого замыкания при неисправной цепи внешнего громкоговорителя, а резистор R54 - от обрыва цепи нагрузки. При необходимости гнезда внешнего громкоговорителя могут быть объединены с гнездами линейного выхода ЛВ (см. рис. 10) в одной розетке. Однако раздельные выходы позволяют проводить контроль перезаписи магнитной фонограммы на головные телефоны.

С блока питания магнитофона (рис. 17) подаются положительные постоянные напряжения 260 и 250 в для питания цепей анодов и экранных сеток ламп, отрицательное постоянное напряжение - 12 в - для питания транзисторов, переменное напряжение 6,3 в - для питания цепей накала и переменные напряжения 220, 170 и 110 или 127 в - для питания электродвигателей лентопротяжного механизма.

Рис. 17. Принципиальная электрическая схема блока питания

Выпрямитель питания ламп собран по мостовой схеме на диодах Д5-Д8 и имеет сглаживающий двойной фильтр, состоящий из резисторов R55, R56 и конденсаторов С39, С40, С41. Вместо диодов можно использовать пакетный селеновый выпрямитель АВС-60-260 или АВС-120-270.

Для снижения фона переменного тока на цепь питания накала ламп подается положительное напряжение порядка 20 в с делителя, состоящего из резисторов R58, R57. Это напряжение подводится к цепи через регулируемый резистор R59. Конденсатор С42 уменьшает связь между каскадами по цепям накала. Положительное напряжение на нитях накала препятствует попаданию электронов из цепи накала на катоды ламп и тем самым снижает уровень фона.

Выпрямитель питания транзисторов построен также по мостовой схеме на диодах Д9-Д12 со сглаживающим фильтром, составленным из резистора R60 и конденсаторов С43, С44.

Переключение напряжения сети осуществляется перестановкой предохранителя Пр в соответствующие гнезда первичной обмотки силового трансформатора Тр2. Включается блок питания переключателем В4-В5 (см. рис. 3), подсоединенным к клеммам 5 и 6 первичной обмотки трансформатора.