Усилитель на транзисторах мощностью 1,5 Вт
Усилитель, принципиальная схема которого приведена на рис. 1, предназначен для носпроизведения грамзаписей. Он может быть с успехом использован и в различных радиоустройствах (приемниках, радиолах, электрофонах), так как параметры его достаточно высоки. Номинальная выходная мощность усилителя — 1,5 Вт при коэффициенте нелинейных искажений 3%. Входное сопротивление — 0,5 МОм. Полоса рабочих частот усилительного тракта — 60 — 14 000 Гц. В усилителе имеются раздельные регулировки тембра по высшим и низшим частотам; пределы регулировки тембра на частоте 100 Гц — 16 дБ, на частоте 10 кГц — 14 дБ. Питается усилитель от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В с помощью выпрямителя.
Усилители подобного типа находят широкое применение в промышленной бытовой радиоаппаратуре и в радиолюбительских конструкциях. В состав УНЧ входят четыре каскада усиления напряжения, эмиттерный повторитель, фазоинверсный каскад и оконечный усилитель. В первых двух каскадах, собранных на транзисторах Tl, Т2, применена последовательная отрицательная обратная связь по переменному и постоянному току. С этой целью в эмиттеры включены резисторы R5, R8, не зашунтированные конденсаторами. Применение отрицательной обратной связи позволяет обеспечить температурную стабильность рабочих точек транзисторов Tl, Т2 и увеличить их входные сопротивления. Каскады имеют между собой непосредственную (гальваническую) связь, которая обеспечивает усиление сигналов в более широком диапазоне частот и обладает большей экономичностью. Конденсатор СЗ, включенный между базой и коллектором транзистора Т2, устраняет возможность самовозбуждения на высших звуковых частотах.
Между вторым и третьим каскадами усилителя включены регуляторы тембра высших и низших звуковых частот. Подъем частотной характеристики в области высших звуковых частот производится цепью C4R9C5. Действительно, сопротивление цепочки R9C5 из-за сравнительно большого сопротивления переменного резистора R9 почти не зависит от частоты.
Поэтому с увеличением частоты сигнала напряжение на конденсаторе С4 будет уменьшаться, а на цепочке R9C5 — возрастать. Так как напряжение с движка переменного резистора R9 через разделительный конденсатор С9 поступает на вход третьего каскада усиления — базу транзистора ТЗ, то с ростом частоты напряжение на ней будет увеличиваться. Плавная регулировка частотной характеристики в области высших частот производится переменным резистором R9. В верхнем (по схеме) положении движка этого резистора на базу транзистора ТЗ через конденсаторы С4 и С9 поступают преимущественно колебания высших частот. В нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R9 на базу транзистора ТЗ колебания высоких частот не поступают, так как они «срезаются» конденсатором С5.
Регулировка тембра в области низших частот осуществляется цепью R11R13R14C6C7C8. В нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R13 на базу транзистора ТЗ подается напряжение сигналов верхних (около 1000 Гц) и средних (около 500 Гц) частот низкочастотной области звукового спектра. Это происходит из-за большого емкостного сопротивления конденсатора С7, осуществляющего завал низших частот (50 — 100 Гц). В верхнем (по схеме) положении движка переменного резистора R13 частоты около 500 — 1000 Гц «срезаются» конденсатором С8; за счет-этого и происходит относительный подъем низших частот (50 — 100 Гц).
Каскад на транзисторе ТЗ является дополнительным каскадом усиления напряжения, так как цепи регулировки тембров имеют низкий коэффициент передачи и значительно ослабляют сигнал. Для стабилизации рабочей точки транзистора ТЗ используется автоматическое смещение, осуществляемое через резистор R15, и отрицательная обратная связь по постоянному и переменному току за счет включения в цепь эмиттера резистора R17, зашунтированного конденсатором С10, и резистора R18.
Для согласования выходного сопротивления каскада на транзисторе ТЗ с входным сопротивлением усилительного каскада на транзисторе Т5 между указанными каскадами включен эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т4.
Каскады на транзисторах Т1 — Т4 питаются стабилизированным напряжением, полученным с помощью параметрического стабилизатора (Д1, R22). Цепочка R10C1 образует развязывающий фильтр, через который подается питание на первые два каскада (Tl, T2). Эти каскады питаются напряжением сравнительно небольшой величины — 4,5 В, что позволяет снизить уровень собственных шумов и повысить стабильность работы всего усилителя.
Каскад на транзисторе Т5 — это также усилитель напряжения. Терморезистор R27 (ММТ-13) и резисторы R26, R25 образуют его нагрузку. Такое разделение коллекторной нагрузки вызвано использованием непосредственной связи с последующим предоконечным каскадом (транзисторы Тв, Т7), который, в свою очередь, связан непосредственно с оконечным каскадом (транзисторы Т8, Т9). Разделение нагрузки также вызвано принятым способом подачи начального смещения на транзисторы предоконечного каскада. Для повышения коэффициента усиления каскада (Т5) в нем использована вольтодобавка (электролитический конденсатор С15 и резистор R26).
Предоконечный каскад выполняет функции фазоинвертера. Собран он по последовательной двухтактной схеме на транзисторах Т6, Т7 с различными типами проводимости, что необходимо для обеспечения нормальной работы оконечного каскада, собранного по двухтактной последовательно-параллельной схеме на транзисторах Т8, 79. Нагрузкой оконечного каскада является динамическая головка прямого излучения Гр1 типа 4ГД-28.
Режим работы транзисторов Т5 — Т9 определяется напряжением на базе транзистора Т5, которое снимается с делителя, образованного подстроечным резистором R23 и резистором R21. Этот делитель включен между корпусом и точкой симметрии оконечного каскада, благодаря чему между выходом УНЧ и каскадом на транзисторе Т5 создается сильная отрицательная обратная связь, способствующая стабилизации напряжения покоя в точке симметрии. Для нормальной работы предоконечного и оконечного каскадов усиления напряжение покоя в точке симметрии должно быть равно половине напряжения источника питания.
Устанавливают его в процессе налаживания усилителя.
Для уменьшения зависимости тока покоя оконечных транзисторов от температуры и для предотвращения теплового пробоя необходимо, чтобы смещение в базовой цепи транзисторов Т6, Т7 уменьшалось с повышением температуры. В рассматриваемом усилителе это достигается включением между базами указанных транзисторов терморезистора R27 с отрицательным коэффициентом сопротивления. Правильный выбор напряжения смещения позволяет также уменьшить нелинейные искажения типа «ступенька», характерные для двухтактных усилителей. Повышению термостабилизации оконечного каскада способствует также наличие в базовых и эмиттерных цепях резисторов R28, R29, R31 и R32. Для уменьшения нелинейных искажений и повышения стабильности работы каскадов на транзисторах ТЗ — Т9 они охвачены отрицательной обратной связью. Напряжение этой связи с выхода УНЧ (громкоговорителя Гр1) через подстроечный резистор R19 подается в цепь эмиттера ТЗ (на резистор R18), а через конденсатор СИ — в цепь базы транзистора Т4.
Выпрямитель для питания УНЧ выполнен по типовой двухполупериодной схеме на диодах Д2, ДЗ с емкостным фильтром (конденсатор СП) на выходе.
Усилитель смонтирован на печатной плате из фольгированного гетинакса толщиной 3 мм. Размеры платы не указываются, так как они зависят от габаритов примененных деталей. На рис. 2 показаны рисунок печатной платы и размещение на ней детелей. Транзисторы выходного каскада (Т8, Т9) установлены на литых ребоистых радиаторах. На рис. 3 приведена конструкция самодельного радиатора, который можно изготовить из дюралюминия.
Наиболее целесообразно в усилителе использовать резисторы УЛ.М-0,125 или МЛТ-0,125, МЛТ-0,25; переменные резисторы СПЗ-12в типа «В» (R2), СПЗ-12в типа «A» (R9, R13), СПз-16 (R23, R19); конденсатры ЭМ, К50-3, БМ-2 и другие. Для уменьшения нелинейных искажений пары транзисторов Т6, Т7 и Т8. Т9 желательно подобрать с идентичными параметрами. В усилителе можно также применить транзисторы КТ315Е (Т1); МП40А (Т2 — Т4); МП25, МП25А (Т5, Т6); МП35 — МП38 (77); П201 — П203 (Т8, Т9).
Но параметры усилителя, указанные выше, несколько ухудшатся и потребуется более тщательно подбирать режимы работы транзисторов.
Силовой трансформатор Tpl выполнен на сердечнике УШ19, толщина набора — 28 мм. Все обмотки наматывают проводом ПЭЛ 0,18. Обмотка 1а содержит 825, 16 — 605 витков; На — 100, Пб — 100, III — 32 витка.
Если усилитель предполагается использовать в электрофоне, то его размещают в корпусе электропроигрывателя, а динамическую головку прямого излучения помещают в отдельную акустическую колонку. Для уменьшения уровня фона все провода, идущие от печатной платы к регуляторам громкости и тембра, следует экранировать. Выпрямитель лучше всего выполнить на отдельном шасси.
Обязательными условиями быстрого налаживания усилителя являются исправность используемых деталей и правильность их монтажа. Все детали перед монтажом необходимо тщательно проверить.
При отсутствии специальных приборов налаживание усилителя с включенной нагрузкой (Гр1) начинают с измерения напряжений на отдельных электродах, при этом пользуются высокоомным вольтметром. Напряжения измеряют относительно «плюса» источника питания. В исправном усилителе измеренные значения напряжения могут отличаться от рекомендуемых на ± (10 — 15%). Отклонение на ±30% и более свидетельствует о наличии неисправных деталей либо о том, что сопротивления резисторов подобраны неправильно. Измерение напряжений (режима работы транзисторов) начинают с «конца» усилителя — оконечного каскада.
Убедившись в исправной работе выпрямителя, между точкой симметрии и «плюсом» включают вольтметр и движок подстроечного резистора R23 устанавливают в такое положение, при котором показания вольтметра будут соответствовать — 10 В, т. е. половине питающего напряжения. Затем измеряют ток коллектора транзистора Те, который не должен превышать 5 — 7 мА. Если он превышает указанную величину, надо проверить исправность электролитического конденсатора С16 и полярность его включения, а также измерить сопротивление терморезистора R27 (чем оно больше, тем больше ток покоя выходного каскада).
Иногда с целью уменьшения начального смещения на базах транзисторов Т6, Т7 приходится несколько увеличивать сопротивление резистора R2.6.
После этого измеряют режим работы остальных транзисторов. При необходимости требуемый режим работы транзисторов ТЗ, Т4 устанавливают резистором R16, а транзисторов Tl, T2 — резистором R3. Регуляторы тембра налаживания не требуют.
Затем, установив резистор R2 в положение максимальной громкости, а ручки регуляторов тембра R9, R13 в положение наиболее широкой полосы, проигрывают грампластинку. В процессе воспроизведения грамзаписи движок подстроечного резистора R19 устанавливают в такое положение, при котором усилитель обеспечивает на выходе мощность, близкую к номинальной, без заметных искажений.
Обычно усилитель сразу начинает работать и его налаживание каких-либо затруднений не вызывает.
Москва, Издательство ДОСААФ СССР, 1976 г. Г-80683 от 18/III-1976 г. Изд. № 2/7583 Зак. 761
