/
Автор: Гриф А.
Теги: электротехника радиоаппаратура (радиоэлектронная аппаратура) электроника радиотехника
ISBN: 5-98003-088-3
Год: 2003
Текст
4wwi^iwa
Пампоаь
Х<>а№^а^ШМЙМЙ*
Серия «СОЛОН — радиолюбителям», выпуск 19
Автор-составитель А. ГРИФ
КОНСТРУКЦИИ И СХЕМЫ
ДЛЯ ПРОЧТЕНИЯ С ПАЯЛЬНИКОМ - 4
Домашний кинотеатр
Акустические системы
Ламповые усилители звука
Усилители на микросхемах
СОЛОН-ПРЕСС
Москва 2003
УДК 621.31
ББК 32.844
Г82
Автор-составитель А. Я. Гриф
Г82 Конструкции и схемы для прочтения с паяльником — 4 / А. Я. Гриф
(автор-составитель). — М.: СОЛОН-Пресс, 2003. — 240 с.: ил. — (Серия
«СОЛОН — радиолюбителям», вып. 19)
ISBN 5-98003-088-3
Это четвертый выпуск в серии «Конструкции и схемы для прочтения с пая-
льником», выпускаемые издательством для РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ-КОНСТРУК-
ТОРОВ — силами РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ-КОНСТРУКТОРОВ. В отличие от
трех предыдущих сборников, которые по своей тематике являлись полирадиотех-
ническими книгами, ТОМ-4 посвящен только аудиотехнике. В нем читатель
найдет статьи по основным направлениям, связанным с получением высокока-
чественного звучания.
Особое место здесь занимают системы для «Домашнего кинотеатра».
Именно поэтому ТОМ-4 открывается главой, в которую вошли статьи, знако-
мящие радиолюбителей-конструкторов с проблемами создания аудиосистем
для «Домашнего кинотеатра», форматами многоканальной звукозаписи, фор-
матами изображения.
Книги издательства «СОЛОН-Пресс» можно заказать наложенным плате-
жом по фиксированной цене. Оформить заказ можно одним из двух способов:
1) выслать открытку или письмо по адресу. 123242, Москва, а/я 20;
2) передать заказ по электронной почте по адресу: magazin@solon-r.ru.
При оформлении заказа следует правильно и полностью указать адрес, по
которому должны быть высланы книги, а также фамилию, имя и отчество полу-
чателя. Желательно указать дополнительно свой телефон и адрес электронной
почты.
Через Интернет Вы можете в любое время получить свежий каталог издатель-
ства «СОЛОН-Пресс». Для этого надо послать пустое письмо на робот-автоответ-
чик по адресу:
katalog@solon-r.ru.
Получать информацию о новых книгах нашего издательства Вы сможете,
подписавшись на рассылку новостей по электронной почте. Для этого пошлите
письмо по адресу;
news@solon-r.ru.
В теле письма должно быть написано слово SUBSCRIBE.
ISBN 5-98003-088-3
© Макег и обложка «СОЛОН-Пресс», 2003
© А. Я. Гриф, 2003
От автора-составителя
Это четвертый выпуск в серии «Конструкции и схемы для прочтения
с паяльником», выпускаемые издательством для РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ-
КОНСТРУКТОРОВ - силами РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ-КОНСТРУК-
ТОРОВ. В отличие от трех предыдущих сборников, которые по своей
тематике являлись полирвадиотехническими книгами, ТОМ-4 по-
священ только аудиотехнике. В нем читатель найдет статьи по
основным направлениям, связанные с получением высококачествен-
ного звучания.
Особое место здесь занимают системы для «Домашнего кинотеат-
ра». Именно поэтому ТОМ-4 открывается главой, в которую вошли
статьи, знакомящие радиолюбителей-конструкторов с проблемами
создания аудиосистем для «Домашнего кинотеатра», форматами мно-
гоканальной звукозаписи, форматами изображения. Ответ на вопрос
«Что такое High End звук» читатель найдет в материалах об акустиче-
ских системах для стереофонии, основных требованиях к корпусам
акустических систем, о полном звуковом тракте «Домашнего киноте-
атра», о методах согласования его элементов. Цель этих публикаций
дать импульс к новому направлению в радиолюбительском поиске,
создания своими руками элементов звукового тракта «Домашнего ки-
нотеатра».
«Радиолампы снова в строю» так называется вторая глава сборни-
ка. Это ответ на растущую среди радиолюбителей-конструкторов по-
пулярность усилителей на радиолампах. Почему снова лампы? На
этот вопрос конкретными конструкциями отвечает статьи сборника.
Здесь подобраны ламповые усилители разной мощности, сложности и
технического уровня, Некоторые схемы этих устройств встречались в
предыдущих томах, но авторы их усовершенствовали, разработали пе-
чатные платы и другие элементы конструкции.
Новинкой среди публикуемых ламповых устройств является двух-
канальный усилитель класса High End для систем высококачественно-
го звуковоспроизведения, а также для звуковых трактов «Домашних
кинотеатров». Учитывая определенные сложности при его повторе-
нии, авторы большое внимание уделили описанию его схемотехниче-
ским решений и конструктивным элементам, разработав чертежи всех
деталей корпуса.
В ТОМЕ-4, в третьей главе, для своего творчества найдут немало и
любители полуполупроводниковой техники. Несомненно, что публи-
куемые здесь статьи по схемотехнике гибридных усилителей, простым
УМНЗ на микросхемах, усилителям для кассетных проигрывателей,
стрелочным и светодиодным индикаторам выходной мощности будут
весьма полезны для прочтения с паяльником и вызовут желание к но-
вым поискам.
Для того чтобы повысить информативность сборников, в каждом
из них стало традицией печатать библиографические справочники.
И ТОМ-4 не исключение. В нем публикуется большая тематическая
иллюстрированная подборка аннотаций статей из радиолюбительских
журналов. Главная тема, как и всей книги, — усилители низкой час-
тоты. Таким образом, статьи в настоящем сборнике и плюс обшир-
ный библиографический указатель дадут возможность читателям, по-
льзуясь лишь одним источником, получить весьма широкое представ-
ление о любительской радиотехнике, о значительном количестве
конструкций и схем для прочтения с паяльником.
Однако ни одна подобная книга не может претендовать, что с ее
выходом исчерпаны все возможности. В сборники вошла лишь малая
доля конструкций и схем, создаваемых в массовой радиолюбитель-
ской лаборатории. Многие из них заслуживают своей публикации.
Мы готовы оказать реальную помощь будущим авторам в подготовке
статей. Мы приглашаем их к участию в совместном создании книг
для радиолюбителей ДЛЯ ПРОЧТЕНИЯ С ПАЯЛЬНИКОМ.
А. Гриф,
arnold_grif@mtu-net.ru
4
Глава 1. Домашний кинотеатр
1.1. Звук для домашнего кинотеатра
К. Щербаков (Москва)
Домашний кинотеатр — это комплекс электронных устройств,
включая телевизор, источники высококачественного звука и изобра-
жения, предусилители, усилители мощности и многоканалыные сте-
реофонические системы, которые обеспечивают эффект создания
Рис. 1.1. Типовая функциональная схема домашнего кинотеатра:
АС — акустические системы; DVD, DSP-А — декодирующие системы видео- и
цифровых форматов многоканальной звукозаписи; TV — телевизор; эффекторный
усилитель мощности и вибрационный эффектор — специальный комплекс для
получения ощущений движения
5
окружающего звука. Трудно переоценить значимость такого звуково-
го воспроизведения для фильмов, концертов и телепередач, особен-
но со спутников. Добавление высококачественного стереофониче-
ского окружающего звука к имеющемуся телевизору коренным обра-
зом меняет уровень восприятия. На функциональной схеме типового
домашнего кинотеатра показаны его основные элементы (рис. 1.1).
Для реализации идей создания домашнего кинотеатра были созда-
ны специальные цифровые форматы многоканальной звукозаписи.
Форматы многоканальной звукозаписи
Dolby Surround, Dolby Pro-Logic
Самый первый многоканальный формат «Dolby Surround» был раз-
работан в начале 70-х годов. Это матричная стереофоническая систе-
ма, в которой четыре звуковых канала сводятся в два. По-настоящему
система начала внедряться с 1977 года, после выхода фильма Дж. Лу-
каса «Звездные войны». После чего почти все видеозаписи формата
VHS, звук на лазерных дисках и во многих телепрограммах кодиро-
вался по системе «Dolby Surround».
Ныне термин «Dolby Surround» охватывает и возможности еще од-
ной декодирующей системы — «Dolby Pro-Logic». Она отличается от
«Dolby Surround» наличием центрального канала, улучшенным разде-
лением каналов и лучшей локализацией звуков при отождествлении
их с изображением на экране.
Кроме получения из двух выходных каналов видеомагнитофона
или проигрывателя лазерных дисков левого, правого, центрального и
тылового каналов, декодер «Dolby Pro-Logic» обычно обеспечивает
дополнительный канал, предназначенный для воспроизведения через
низкочастотный громкоговоритель — сабвуфер. В нем формируется
монофонический сигнал, представляющий собой смесь сигналов
фронтальных каналов, спектр которых сверху ограничен частотой
100 Гц. Использование канала сабвуфера необязательно.
Важно понять, что «Dolby Pro-Logic» обеспечивает четыре канала
для воспроизведения через пять акустических систем (или через
шесть, если есть сабвуфер). Для канала окружения (тылового) испо-
льзуется два громкоговорителя, на которые подается один и тот же
сигнал.
Сигнал, поступающий на громкоговорители окружения, задержи-
вается относительно фронтальных сигналов. Эта задержка улучшает
разделение «фронт»—«тыл». Способ улучшить разделение между
фронтальными и тыловыми каналами состоит в ограничении Частот-
6
ного диапазона канала окружения. Обычно декодер «Dolby Pro-Logic»
обрезает высокие частоты выше 7 кГц и басовые частоты ниже
100 Гц. Ограничение спектра сигнала сверху позволяет исключить из
тылового канала шипящие и свистящие звуки речи.
Несмотря на то что система «Dolby Surround» тщательно продума-
на и служит уже добрых 20 лет, она имеет ряд врожденных недостат-
ков, ограничивающих качество звуковоспроизведения. Во-первых,
из-за того, что используется матричная стереофония, разделение
между каналами не очень хорошее. Это означает, что звуки одного
канала могут «просачиваться» в другой. В результате — менее четкая
локализация звукового образа. Соответственно, чем лучше разделе-
ние каналов, тем ярче вы ощутите звуковой образ. Еще один недо-
статок «Dolby Surround» заключается в том, что канал окружения мо-
нофонический. Следовательно, невозможно «направить» звуки толь-
ко к левому или только к правому громкоговорителю. Это явление
мешает выполнению основной задачи тыловых громкоговорителей —
создать эффект окружения звуком.
Dolby Digital (АС-3)
Новый формат, обеспечивающий многоканальное «окружающее»
звучание, называется «Dolby Digital». Его дебют состоялся в 1996 году.
Этот формат еще известен как АС-3.
«Dolby Digital» предназначен для передачи цифровой информации,
например, с компакт-дисков (CD), цифровых спутниковых систем
(DSS) или цифровых видеодисков (DVD). Сигнал «Dolby Digital» не
может быть записан на обычной видеоленте формата VHS.
Кроме того, что «Dolby Digital» — цифровой формат, он обеспечи-
вает воспроизведение шести раздельных каналов. Благодаря этому
звуковые сигналы не просачиваются из одного канала в другой. «Dol-
by Digital» обеспечивает раздельные каналы окружения, а не монока-
нал, как в «Dolby Surround». Это означает, что на два тыловых гром-
коговорителя поступают совершенно независимые сигналы. И вместо
того чтобы слушать звуки просто «сзади», мы теперь можем различать
«справа сзади» и «слева сзади».
Как уже указывалось, формат «Dolby Pro-Logic» в канале окруже-
ния не передавал звуки частотой менее 100 Гц или более 7 кГц.
В «Dolby Digital» все пять широкополосных каналов воспроизводят
сигнал в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
Еще одно преимущество «Dolby Digital» — полностью отдельный
сабвуферный канал. В «Dolby Surround» этот канал воспроизводил
всего лишь сумму басов фронтальных сигналов, ограниченных сверху
частотой 100 Гц. «Dolby Digital» обеспечивает отдельный канал для
7
Рис. 1.2. Модель домашнего кинотеатра формата «5.1»
низкого (ниже 100 Гц) баса, который называется каналом низкочас-
тотных эффектов (LFE-Low Frequency Effects).
Таким образом, формат записи звука «Dolby Digital» обеспечивает
пять дискретных каналов полного частотного диапазона и один канал
LFE, поэтому его называют «5.1-канальным форматом», где «.1» обо-
значает низкочастотный канал LFE (рис. 1.2).
Несколько лет назад «5.1» был повсеместно принят как формат для
записи звука в кино.
Кодирующее устройство «Dolby Digital» вырабатывает поток данных
со скоростью 384 кбит/с. Для сравнения: всего лишь два канала циф-
рового звука обычного компакт-диска создают поток данных со скоро-
стью 1411,2 кбит/с. Иными словами, в формате «Dolby Digital» для ко-
дирования каждого звукового канала используется в десять раз мень-
шее количество битов, чем в формате компакт-диска. Вследствие этого
качество звука формата «Dolby Digital» несколько ниже, чем на CD.
Различия между Dolby Digital и DTS
Создан еще один формат системы цифрового кинотеатра для пере-
дачи многоканального звука — DTS (Digital Theater Systems). Он кон-
курирует с «Dolby Digital». Его полное наименование — «DTS Digital
Surround», но общеупотребительное название — просто DTS. Этот
формат обеспечивает более высокое качество звука, чем «Dolby Digi-
tal». В DTS для передачи окружающего звука также используется схе-
<?
ма 5.1 (может применяться и схема 7.1 — с двумя дополнительными
каналами окружения, рис. 1.3).
Как уже отмечалось, в формате «Dolby Digital» шесть звуковых ка-
налов кодируются при общей скорости цифрового потока 384 кбит/с.
Для кодирования высококачественного шестиканального сигнала в
формате DTS при использовании режима «master quality» (качество
оригинала) создается звуковой поток со скоростью 1411,2 кбит/с. Си-
стема DTS способна также кодировать звук при меньшей скорости,
что увеличивает эффективность использования носителя.
Поскольку формат «Dolby Digital» экономичнее, чем DTS, и по-
явился раньше, в настоящий момент именно он занимает лидирую-
щее положение на рынке сбыта. Схемы декодирования сигналов
«Dolby Digital» и DTS имеются во многих high-end-декодерах, а также
в некоторых A/V-ресиверах. Поэтому высококачественные предвари-
тельные усилители в системах домашнего кинотеатра могут декодиро-
вать сигналы форматов как «Dolby Digital», так и DTS.
Источники видеосигнала
В состав системы домашнего кинотеатра входят источники ви-
деосигнала: проигрыватель лазерных дисков, DVD-проигрыватель,
видеоплейер VHS и спутниковая «тарелка» DSS с приемником. От
этих источников аудио- и видеосигналы поступаю! к остальным эле-
ментам системы.
9
Проигрыватели лазерных дисков
Последние 18 лет энтузиасты домашнего кинотеатра отдавали
предпочтение формату «лазерный диск» (LD), использующему в каче-
стве носителей записи 30-сантиметровые диски, которые обеспечива-
ют превосходное качество изображения. LD-плейер напоминает
CD-плейер, только размеры у него побольше. В обоих аппаратах диск
загружается горизонтально на выдвижную панель. Многие такие про-
игрыватели комбинированные, то есть способны воспроизводить как
LD, так и CD.
Лазерный диск -- двухсторонний носитель, то есть программа за-
писывается на обеих его сторонах. Кодированные аудио- и видеосиг-
налы записываются на спиральной дорожке в виде микроскопических
питов — углублений в поверхности пластинки. На LD имеется высо-
кокачественная запись видеосигнала, а также два аналоговых и два
цифровых аудиосигнала.
Dolby Digital и DTS на лазерном диске
Формат LD продолжает приспосабливаться к новым технологиям.
Лазерный диск может воспроизводить новые форматы цифрового зву-
ка «Dolby Digital» и DTS. Это оказалось возможным благодаря нали-
чию двух аналоговых и цифровых звуковых каналов.
Чтобы послушать в своем домашнем кинотеатре фонограмму в
формате «Dolby Digital», вам нужен лазерный диск со звуком в фор-
мате «Dolby Digital», LD-плейер, воспроизводящий этот формат, и де-
кодер «Dolby Digital». Без плейера и декодера указанных типов вы
просто увидите фильм со звуком в обычном формате «Dolby Surro-
und». Любой LD-плейер с цифровым выходом, имеющимся почти у
всех моделей, пригоден для воспроизведения DTS.
DVD
Несмотря на все достоинства лазерного диска, возможно, дни это-
го формата уже сочтены. Новый носитель записи размером со стан-
дартный CD — универсальный цифровой диск DVD (Digital Versatile
Disc) может вместить целый фильм с изображением поразительно вы-
сокого качества и шестью абсолютно раздельными каналами цифро-
вого звука.
Новый DVD-формат произвел революцию в качестве изображения
и звука домашнего кинотеатра. По виду DVD очень похож на знако-
мый нам CD, но содержит наряду со звуком высококачественную ви-
деозапись. Вдобавок к превосходному изображению и звуку, потряса-
ющий набор удобств DVD выглядит просто фантастически.
Внешний вид DVD-проигрывателя напоминает хорошо нам изве-
стный CD-плейер: та же «выезжающая» панель для загрузки диска,
10
пульт дистанционного управления и дисплей на передней панели. Но
на этом сходство заканчивается.
На одной стороне DVD-диска может содержаться до 135 минут
изображения и звука. Некоторые диски имеют два информационных
слоя, что увеличивает длительность воспроизведения до четырех с по-
ловиной часов.
Включить DVD-проигрыватель в вашу систему не просто, а очень
просто: вам потребуется всего два кабеля (один аудио и один видео) и
пара минут времени.
DVD обладает преимуществом над LD по таким параметрам, как
разрешение мелких деталей, четкость, цветопередача, меньшая за-
шумленность видеосигнала.
LD-диски страдают от эффекта, называемого «хроматическим
шумом» — в насыщенных цветом сценах появляются зернистые по-
лосы. DVD не имеют такого недостатка, отсюда качество на DVD за-
метно выше.
Кроме высочайшего качества изображения и звука, DVD обладает
большим сервисным потенциалом. Вы можете выбрать как обычный
кадр формата 1,33:1, так и широкоформатные 1,78:1 и 2,35:1. Также
на диске может содержаться до трех фонограмм на разных языках и
до 32 наборов субтитров. Для облегчения поиска необходимых фраг-
ментов DVD-диск снабжен индексными метками. Не пройдет и се-
кунды, как начнется воспроизведение интересующего вас фрагмента.
Форматы изображения
Очень важным параметром для систем домашнего кинотеатра яв-
ляется формат видеокадра. Соотношение сторон обычного телевизи-
онного изображения составляет 4:3 или 1,33:1. Это меньше, чем у ки-
нокадра, формат которого в большинстве случаев варьируется от
2,35:1 до 1,35:1.
Таким образом, если при показе по телевидению оригинальный
формат изображения остался неизменным, на телеэкране мы увидим
черные полосы выше и ниже изображения.
Высококачественные версии фильмов, рассчитанных на просмотр
в домашнем кинотеатре, иногда называют «widescreen» (широкоэк-
ранными) или «letterbox» (почтовый ящик). Эти два термина указыва-
ют на то, что сохранен первоначальный формат изображения фильма.
Фильмы, выпущенные без сохранения формата кадра, называются
«pan&scan» (пан-сканированными). У таких фильмов левый и правый
края кадров подрезаны. Хотя во многих лазерных дисках используется
версия «letterbox», приверженцы домашних кинотеатров предпочита-
ют «widescreen».
11
Не все телевидение соответствует формату изображения 1,33:1. Су-
ществует так называемое «широкоэкранное» телевидение с форматом
кадра 16:9, что соответствует соотношению 1,78:1, широкоэкранное
телевидение демонстрирует кинокартины в исходном формате изоб-
ражения. Телевидение с кадром 16:9 - это сегодняшний день Япо-
нии; в скором будущем этот формат станет использоваться повсемест-
но, когда основным видом носителя записи станет не VHS, a DVD.
Предварительные усилители для домашнего кинотеатра
A/V-предусилитель осуществляет обработку звуковых сигналов
«Dolby Surround», «Dolby Digital» и DTS, регулирует их уровень и
обеспечивает точную подстройку уровней отдельных звуковых кана-
лов: левого, правого, центрального, левого окружающего, правого
окружающего и сабвуферного каналов. Эти шесть отдельных сигналов
подаются па пятиканальный усилитель мощности, где они усилива-
ются до необходимого уровня.
Вдобавок A/V-предусилитель управляет басами, то есть отвечает за
подачу басов, воспроизводимых с фонограммы фильма, на каждый
громкоговоритель. Например, если у вас есть небольшие левый и пра-
вый громкоговорители и сабвуфер, все басы из предусилителя на-
правляются па сабвуфер, а не на маленькие громкоговорители.
Усилители мощности для домашнего кинотеатра
Во многих случаях усилители мощности, используемые в системах
домашнего кинотеатра, сочетают в себе пять усилителей — по одному
на каждый капал, размещенные в одном корпусе.
При выборе такого усилителя обращайте внимание в первую оче-
редь на взаимосвязь между мощностью усилителя, чувствительностью
акустических систем, площадью помещения, уровнем громкости как
для стереопрослушивапия, так и для домашнего кино.
Исходя из городских особенностей, большинство не имеет воз-
можности выделить отдельное помещение для комнаты прослушива-
ния. Приходится размещать аппаратуру в небольших комнатах, как
правило, от 15 до 20 кв. м, среди диванов, кресел, мебели и т. д. Для
таких комнат мощности усилителя 70 х 5 Вт предостаточно, а при на-
личии активного сабвуфера -- идеально.
Усилитель с меньшей мощностью крайне нежелателен; при вос-
произведении наиболее интенсивных звуковых сцен фильма (взрывы,
музыкальные крещендо и другие звуковые эффекты) становятся за-
12
.четными нелинейные искажения из-за перегрузки усилителя, что
крайне неприятно.
Если у вашего A/V-предусилителя имеется декодирование «Dolby
Digital» и вы используете в основном DVD либо LD, я рекомендую
обеспечить одинаковую мощность всех пяти каналов.
Наконец, мощность акустических систем должна соответствовать
мощности усилителя. Если акустическая система начинает искажать
звук раньше, чем усилитель достигнет своей предельной мощности,
то это означает, что часть выходной мощности усилителя не может
быть задействована. И это не позволит использовать весь рабочий по-
тенциал вашей системы в целом.
Домашний ТНХ
ТНХ — совокупность разработанных фирмой «LucasFilm» патен-
тов, технических решений и требований, относящихся к воспроизве-
дению фонограмм фильмов для кинотеатров, адаптированная рсгодня
и для домашнего кинотеатра.
ТНХ не является одним из конкурирующих форматов многокана-
льной стереофонии: он базируется на уже существующих форматах —
«Dolby Surround», «Dolby Digital» и DTS. ТНХ и «Dolby» не исключа-
ют друг друга; ТНХ использует сильные стороны «Dolby» для улучше-
ния качества звуковоспроизведения.
В сертифицированных на соответствие ТНХ A/V-предусилителях и
A/V-ресиверах выполняются четыре вида обработки сигнала, предло-
женных компанией «LucasFilm»: обратная частотная коррекция, де-
корреляция сигналов каналов окружения, выравнивание тембра и разде-
ление частот для сабвуферного канала.
Обратная частотная коррекция ТНХ — это ослабление высоких
частот, восстанавливающее тональный баланс при воспроизведении
фонограммы фильма в системе домашнего кинотеатра. Такое ослаб-
ление необходимо в связи с тем, что фонограммы фильмов, создан-
ные для большого зала, звучат слишком ярко при воспроизведении в
домашних условиях.
Декорреляция сигналов каналов окружения предназначена для получе-
ния в канале окружения «Dolby Surround» псевдосгсрсофоничсского
эффекта посредством незначительного временного или фазового сдви-
га между сигналами средних и высоких частот в левом и правом гром-
коговорителях тылового канала. Декорреляция сигналов каналов окру-
жения усиливает эффект пространственности, способствует получению
более равномерного звукового поля и расширяет зону стереоэффекта.
Декорреляция сигналов каналов окружения прекрасно работает на
моноканале окружения системы «Dolby Surround». А как она повлияет
13
на восприятие отдельных каналов окружения в форматах «Dolby Digi-
tal» и DTS? Декорреляция сигналов каналов окружения не нужна, ес-
ли они не раздельные. Если исходная фонограмма закодирована в
формате «Dolby Digital» или «DTS», это еще не означает, что каналы
окружения стереофонические. Если в исходной фонограмме канал
окружения монофонический, то при записи ее в форматах DTS или
«Dolby Digital» тыловой канал также получится монофоническим.
ТНХ-сертифицированные предусилители и A/V-ресиверы «Dolby
Digital» и/или DTS имеют новую функцию ТНХ под названием адап-
тивная декорреляция. В этих предусилителях и ресиверах микросхема
декорреляции сигналов канала окружения включается в тракт сигнала
только в том случае, если обнаружен монофонический канал окруже-
ния. Это автоматическое включение может происходить во время де-
монстрации фильма: фрагменты, фонограммы, содержащие монофо-
ническую информацию окружения, подвергаются ее воздействию.
Третья операция ТНХ называемая выравниванием тембра, компен-
сирует различие тембров звуков, доносящихся спереди и сзади. Ухо
по-разному воспринимает тембр звуков в зависимости от направле-
ния, откуда они поступают. Выравнивание тембра гарантирует, что
звуки движутся от «фронта» к «тылу» (или наоборот), их тембры не
изменяются.
Кроме того, возрастает и равномерность звукового поля, возникает
ощущение окружения звуком.
Наконец, ТНХ-обработка включает в себя схему разделительного
фильтра, предназначенного для выделения нижних частот. Басы из
основных каналов (левого, центрального, правого) поступают на вы-
ходной разъем «Subwoofer out» на задней стенке A/V-предусилителя
или ресивера, а остальные составляющие звукового спектра воспроиз-
водятся левым и правым громкоговорителями. В результате средние и
высокие частоты не поступают на сабвуфер, а басы — в левый и пра-
вый громкоговорители.
ТНХ-сертификация означает, что аппарат обеспечивает все четыре
только что описанных, вида обработки звука (обратную частотную
коррекцию, декорреляцию сигналов окружения, выравнивание темб-
ра и частотное разделение в канале сабвуфера).
Стандарты выходной мощности ТНХ
Во-первых, в ТНХ-сертифицироваппых A/V-ресиверах должно
быть пять усилительных каналов, а не четыре. Некоторые производи-
тели стараются обойтись одним каналом усиления для левого и пра-
вого громкоговорителей каналов окружения, но поскольку ТНХ-обра-
ботка включает декорреляцию сигналов окружения (то есть вносит
14
небольшое различие в сигналы левого и правого тыловых каналов), то
необходимо использовать два отдельных усилительных канала.
Во-вторых, ТНХ-ресивер должен выдавать минимум 80 Вт в каж-
дом из трех фронтальных каналов и по 50 Вт в каждом канале окру-
жения. Эти значения приводятся для усилителя с сопротивлением на-
грузки 8 Ом, причем при указанных значениях мощности должны од-
новременно работать все пять усилительных каналов.
Требования по мощности для ТНХ-сертификации отдельных уси-
лителей мощности гораздо жестче, чем для усилительных блоков
A/V-ресиверов. Отдельный усилитель мощности при работе на на-
грузку с сопротивлением 8 Ом должен обеспечить минимум 100 Вт
одновременно в каждом из пяти каналов.
По этим причинам ТНХ-сертифицированные усилители имеют
большую массу и габаритные размеры. Сертификации ТНХ исключа-
ют возможность возникновения у слушателя/зрителя впечатления,
будто усилителю не хватает мощности.
В заключение: ТНХ-сертификация изделия не гарантирует того,
что вам понравится звук или что оно подойдет к вашей системе.
С другой стороны, многие заслуживающие внимания изделия не име-
ют сертификации ТНХ — просто их производители по каким-то при-
чинам решили не участвовать в лицензионной программе ТНХ, одной
из которых является фирма YAMAHA.
Акустические системы для домашнего кинотеатра
Система домашнего кинотеатра обеспечивает много каналов, че-
рез каждый из которых звуковой сигнал поступает на отдельный
громкоговоритель. В частности, в системе домашнего кинотеатра ис-
пользуются три фронтальных громкоговорителя, расположенных
вдоль передней стены комнаты, и два громкоговорителя окружения,
находящихся сзади или сбоку от места слушателя. Фронтальные
громкоговорители называются левым, правым и центральным.
Левый и правый громкоговорители воспроизводят, главным обра-
зом, музыку и звуковые эффекты. Основное назначение центрального
громкоговорителя — воспроизведение диалогов и привязка звуковых
эффектов фильма к телеэкрану. Наличие трех громкоговорителей у
передней стены комнаты позволяет совместить звук с изображением и
ею источником на экране.
Центральный громкоговоритель обычно устанавливается на видео-
монитор. Его также можно разместить под видеомонитором. Центра-
льный громкоговоритель создаст впечатление, что звуки от ироисхо-
15
дящего на экране исходят именно из тех точек, где находятся изобра-
жения их источников.
У громкоговорителей канала окружения другая задача. Громкогово-
рители окружения воспроизводят, главным образом, окружающие зву-
ки вокруг слушателя. Вклад громкоговорителей окружения едва уловим,
но он крайне важен для создания общего впечатления. Если громкого-
ворители окружения установлены правильно, то их нельзя услышать
непосредственно — они только обволакивают зрителя рассеянным зву-
ковым полем. При правильной настройке системы определить на слух,
где расположен громкоговоритель окружения, невозможно.
Сабвуфер предназначен для воспроизведения нижнего баса. Боль-
шинство сабвуферов для домашнего кинотеатра являются активными.
Так называют сабвуферы со встроенным усилителем мощности. Ак-
тивный сабвуфер подключается к гнезду линейного выхода A/V-реси-
вера или предусилителя, обозначенного как «subwoofer out». Посколь-
ку такие сабвуферы оснащены встроенным усилителем, их следует
подключать к сети переменного тока.
Использовать сабвуфер можно двумя способами: во-первых, он
может добавить басов к звуку широкополосных громкоговорителей —
левого и правого. Сабвуфер, левый и правый громкоговорители — все
вместе воспроизводят басы, что дает увеличение их уровня. Дополни-
тельный выигрыш от применения сабвуфера заключается в том, что
он обычно может воспроизводить более низкие частоты, чем левый и
правый громкоговорители. Собственно термин «сабвуфер» и означает,
что это устройство воспроизводит частоты, лежащие ниже рабочего
диапазона частот НЧ-головок широкополосных громкоговорителей.
Второй способ использования в системе сабвуфера — это воспроиз-
ведение с его помощью всех басов, чтобы левый и правый громкогово-
рители воспроизводили только высокие и средние частоты. Почти у
всех сабвуферов имеется кроссовер, который разделяет полный частот-
ный спектр сигнала на басы и средние/высокие частоты. Басы подают-
ся на сабвуфер, а высокие и средние частоты — на левый и правый
громкоговорители. Этому методу отдают предпочтение, когда левый и
правый громкоговорители невелики и не могут воспроизводить басы.
В одной из новейших разработок компании «Алекс» применен зву-
ковой вибрационный эффектор. Это система, позволяющая зрителю
более полно почувствовать телом вес звуковые эффекты фильма за
счет передачи вибрационных импульсов в сидение кресла (дивана).
Звуковой вибрационный эффектор полностью передает воспроизво-
дящиеся импульсы всех акустических систем, входящих в комплект
домашнего кинотеатра, включая активный сабвуфер (см. рис. 1.1).
Управляется дистанционно (вкл./выкл., интенсивность). Пе требует
подключения к сети 220 вольт.
16
Какие же компоненты мы рекомендуем подобрать для вашего до-
машнего кинотеатра, если вы решите собрать его своими руками?
Рекомендуемые компоненты для домашнего кинотеатра высшего
класса
DVD -- Pioneer 747;
DSP-А (процессор + усилитель) — Yamaha AX-1;
AC - ALEKS Gold;
SW — Eltax Atomic 15";
TV - Philips 32PW9767;
Кабели (Digital, AC, Video) — QED (England).
Настройка системы домашнего кинотеатра
После соединения компонентов системы домашнего кинотеатра
вам потребуется сконфигурировать предусилитель или ресивер для
работы с громкоговорителями и настроить его.
Во-первых, вы должны сообщить A/V-ресиверу или предусилите-
лю тип ваших громкоговорителей, чтобы он мог надлежащим образом
распорядиться басами. Большинство современных ресиверов спраши-
вают вас о том, является ли каждый громкоговоритель большим
(«Large») или маленьким («Small»). Выбирая «Small» для левого и пра-
вого громкоговорителей, вы сообщаете ресиверу, что не нужно пода-
вать на них сигналы нижнего баса, если для воспроизведения басов
подключен сабвуфер. В этом случае на запрос, подключен ли сабву-
фер, следует ответить «Yes» (да).
Если у вас нет сабвуфера, а есть широкополосные левый и правый
громкоговорители, выберите в меню настройки «Large» (большой).
При выборе этих режимов низкие частоты попадают в громкоговори-
тель левого и правого каналов.
Меню настройки содержит и запрос о громкоговорителях канала
окружения: большие они или маленькие.
Все A/V-ресивсры и предусилители предлагают для центрального
канала режимы: «Wide» и «Normal» (широкий и нормальный). В ре-
жиме «Wide» на центральный громкоговоритель поступает широкопо-
лосный сигнал (в нем содержатся басы, средние и высокие частоты).
В режиме «Normal» басы из сигнала центрального громкоговорителя
удаляются во избежание его перегрузки.
Теперь самое время настроить временную задержку центрального
канала. Как ясно из названия, эта настройка позволяет вам задержи-
вать сигнал, поступающий на центральный громкоговоритель, чтобы
звук от всех трех фронтальных громкоговорителей приходил к вам од-
новременно. Если вы разместите фронтальные громкоговорители по
17
дуге и центральный громкоговоритель расположен от вас на том же
расстоянии, что и боковые, то задержка в центральном канале не
нужна. Для точной настройки данной функции, сидя на месте зрите-
ля, измерьте расстояние от ваших ушей до каждого громкоговорителя.
Если вы сидите ближе к центральной акустической системе, чем к ле-
вому и правому громкоговорителям, го установите небольшую задер-
жку центрального канала, добавляя по 3 миллисекунды на метр рас-
стояния (звук проходит за 1 мс примерно 30 см).
Теперь можно приступать к точной настройке. Все ресиверы и
предусилители «Dolby Surround» и «Dolby Pro-Logic» немного задер-
живают сигнал для громкоговорителей сигнала окружения. Это улуч-
шает ощущение раздельности между фронтальными и тыловыми ка-
налами. Каждый ресивер или предусилитель с декодером «Dolby
Pro-Logic» позволяет согласовать время задержки с размерами вашей
комнаты. Чем ближе вы сидите к громкоговорителям окружения, тем
большую величину задержки следует установить. Громкоговорители
окружения желательно устанавливать на 60 см выше головы сидящего
слушателя. Это дает гарантию, что он услышит только отраженный, а
не прямой звук громкоговорителей окружения.
Далее вам понадобится установить уровень громкости для каждого
из пяти каналов (если есть сабвуфер, то для шести). Кроме того, что
все A/V-ресиверы позволяют регулировать общий уровень громкости,
они позволяют установить громкость каждого канала по отдельности.
Индивидуальная настройка каналов позволяет вам компенсиро-
вать различную чувствительность громкоговорителей, влияние акус-
тики комнаты и расположение громкоговорителей.
Не бойтесь перенастраивать громкость сабвуфера, центрального
громкоговорителя или громкоговорителей окружения — фонограммы
разных фильмов записаны по-разному.
Если вы хотите от своей аудиосистемы хорошего воспроизведения
фонограмм кинофильмов, лучший способ добиться этого лично про-
слушать, как звучит каждый компонент.
Словарь существующих терминов
АС-3 (другое название «Dolby Digital») — 5.1-канальный цифровой
формат стереофонического звука.
active subwoofer — активный сабвуфер — громкоговоритель, скон-
струированный для воспроизведения только низких частот и включа-
ющий в себя встроенный усилитель мощности.
anamorphic — анаморфированный — фильм или видеоформат, в
котором исходное широкоэкранное изображение сжато по горизонга-
18
ли до стандартного соотношения сторон 4:3, Правильная геометрия
восстанавливается при воспроизведении, когда изображение расши-
ряется до его первоначальных пропорций. При этом формате сохра-
няется точность пропорций без ухудшения разрешения.
Digital Theater System (DTS) — цифровой формат многоканального
звука, используемый в кинотеатрах и системах домашнего кинотеат-
ра, альтернативный формату «Dolby Digital». DTS обеспечивает работу
как 5.1-канальных, так и 7.1-канальных систем. Другое название —
DTS Digital Surround.
Dolby Digital — цифровой формат 5.1-канальной дискретной стере-
офонической записи звука, используемый в кинотеатрах, бытовых
форматах видеозаписи, цифровых видеодисках DVD.
Dolby Pro-Logic — разновидность декодера «Dolby Surround» с
улучшенными характеристиками по сравнению со стандартным деко-
дером. На «Dolby Pro-Logic» поступает два звуковых сигнала, кодиро-
ванных по системе «Dolby Surround», и декодер разделяет их на сигна-
лы левого, центрального, правого и тыловых каналов. Почти все
A/V-ресиверы и A/V-предварительные усилители оснащены декоде-
ром «Dolby Pro-Logic».
Dolby Surround — формат кодирования звукового сигнала, при ко-
тором четыре звуковых канала (левый, центральный, правый и тыло-
вой) объединяются в два канала, предназначенных для передачи или
записи. При воспроизведении декодер «Dolby Surround» (или «Pro-Lo-
gic») разделяет два канала на четыре.
DVD — Носитель цифровой записи, по размеру такой же, как и
компакт-диск, содержащий цифровой видеосигнал (DVD-Video),
цифровой звуковой сигнал высокого разрешения (DVD-Audio) или
компьютерные данные (DVD-ROM).
5.1-channels — 5.1-канальный — разновидность стереофонической
фонограммы кинофильмов, ставшая стандартом для кинотеатров и
DVD-дисков. Пять каналов — это левый, правый, тыловой левый и
тыловой правый каналы. Символ «.1» обозначает канал низкочастот-
ных эффектов с частотным диапазоном до 100 Гц.
5.1-channel ready — подготовленный для 5.1-канального воспроиз-
ведения — A/V-ресивер или предварительный усилитель с шестью
входами, на которые можно подать сигналы шести выходов декодера
системы «Dolby Digital» или DTS. Эта особенность устройства позво-
ляет использовать совместно с ресивером или предварительным уси-
лителем внешний цифровой декодер.
Low Frequency Effects (LFE) — низкочастотные эффекты — сигна-
лы, передаваемые через специальный канал системы «Dolby Digital»,
зарезервированный для низкочастотных эффектов, например взрывы
/9
и т. п. Канал LFE — это символ «.1» в обозначении числа каналов си-
стемы «Dolby Digital»: 5.1-канальный формат.
pan&scan — панорамирование и сканирование — метод преобразо-
вания широкоэкранного изображения в обычное, с отношением сто-
рон 4:3, без черных полос в верхней и нижней части кадра. Камера
движется вперед и назад, сканируя каждую сцену с целью показа наи-
более важных частей изображения. Результат этого — срезание краев
изображения.
surround sound — «окружающий» звук - формат записи и воспро-
изведения звука, в котором используется более двух каналов и более
двух громкоговорителей (некоторые расположены позади слушателя).
ТНХ — совокупность разработанных фирмой «Lucasfilm» патентов,
технических решений и требований, относящихся к воспроизведению
фонограмм фильмов в кинотеатрах.
THX-certified — сертифицирован на соответствие стандартам
ТНХ — A/V-аппаратура, точно соответствующая стандартам ТНХ и
строгим техническим требованиям на технические параметры систем
воспроизведения фонограмм фильмов.
1.2. Что такое High-End звук
А. Ян-Беляевский, фирма «Aleks»
Акустические системы для стереофонии и домашнего
кинотеатра
Существует очень много видов акустических систем (далее АС) —
радиотелевизионных, автомобильных, эстрадных, студийных, лабора-
торных АС, монофонического и стерефоничсского типа, самого раз-
личного класса воспроизведения звука. Все служат для передачи звука
на расстоянии, но отличия друг от друга заключаются в том, что все
они для разной передачи звука, посредственного или высокого клас-
са. В данном случае хотелось бы поговорить о воспроизведении звука
высокого класса, название которому High End.
В это понятие входит такое качество передачи и воспроизведения
звука, которое приближает его к натуральному звучанию оркестра, от-
дельного инструмента или голоса. Это несмотря на то, что звук or ис-
точника к слушателю был преобразован в электрический сигнал, про-
шел в тракте через ряд электронных узлов и снова с помощью дина-
мического излучателя преобразовался в механический и дошел до
слушателя без видимых звуковых изменений и окрасов.
20
Кстати, понятие и даже термин High End фактически родилось в
России. Так именуется ежегодная выставка лучших аудиосистем —
«Российский High End», которая проходит каждый год в Московском
университете связи. В выставке участвуют многие российские произ-
водители электронной аудиоаппаратуры, энтузиасты создания отече-
ственных акустических систем, новинок усилительной техники. Не-
смотря на множество зарубежных производителей, наша бытовая
электронная промышленность существует и развивается. Только се-
годня это не крупные заводы, которые выпускали в большинстве
своем отстающую от мирового уровня продукцию, а малые производ-
ственные фирмы и лаборатории, в которых работает элита россий-
ской электроники — ученые, конструкторы, авторы оригинальных
новшеств в бытовой электронной технике, бывшие работники «обо-
ронки», выходцы из радиолюбительского движения. Техника, произ-
водящаяся здесь, не уступает, а в большинстве случаев превосходит
качество импортной продукции. Кстати, многие ведущие междуна-
родные фирмы электроники используют наши разработки и детали,
но выпускают аппаратуру в красивом современном оформлении. Осо-
бенно это касается ламповой техники. Но не будем отвлекаться от те-
мы о звучании акустических систем высокого класса. Тем более когда
идет речь о системах домашнего кинотеатра.
Сегодня все магазины завалены АС. Но, к сожалению, многие мо-
дели не соответствуют высокому качеству звучания. В лучшем случае
это класс Hi-Fi. Часто они только выдаются за изделия известных не-
мецких, английских, французских, американских фирм, а сделаны в
Китае, Малайзии, Польше, Чехословакии или Венгрии конвейерным
способом. О высоком качестве звука здесь говорить сложно. Кроме
пафоса здесь ничего нет.
Корпуса таких АС изготовлены из плита, из прессованной бумаги.
Этот материал обладает очень большой звонкостью, что недопустимо
в хороших АС. Не говоря уж о воздействии влаги на такое изделие.
Колонки должны покрываться натуральным шпоном дорогих пород
дерева, что очень влияет на окраску звука, а ни в косм случае пленкой
«под дерево», как сделаны сегодня многие импортные АС. Хотя стоят
эти изделия очень и очень дорого.
AC High End класса не могут быть изготовлены конвейерным спо-
собом из-за очень сложного процесса изготовления. Начиная с под-
борки динамических головок (из 100 штук, как правило, отбирается
лишь одна идентичная пара) и заканчивая изготовлением фильтров, в
котором каждая деталь подбирается еще более тщательно, чем дина-
мические головки. Работа эта ручная, полна тонкостей. Изготовление
корпуса АС — это целая наука. Качественный корпус вряд ли можно
21
сделать методом заводской конвейерной штамповки из МДФ или им-
портных случайных материалов.
Наш опыт показывает, что вполне можно подобрать нужные мате-
риалы для изготовления высококачественных АС. В России очень ка-
чественные ДСП. Лучший демпфирующий материал - это российский
войлок (лучшие валенки в мире — российские). Медь у нас одна из са-
мых-самых. Конденсаторы российского производства — не хуже зару-
бежных! Особенно для передачи чистого сигнала, что проверено мно-
I ими лабораториями. А конденсаторы бывшей оборонки могут заменить
зарубежные. Я лично был свидетелем, когда фирма Panasonic скупила
на корню все конденсаторы Московского завода Пульсар. А уж о бу-
мажных среднечастотных динамических головках, которые считаются
лучшими в мире по передаче естественного сигнала, и говорить нечего.
Бумажные динамические головки за рубежом очень дорогие. Именно
поэтому большинство зарубежных производителей используют кевлар
и полипропилен — это дешево и выгодно для фирм, но с такими дина-
мическими головками можно попрощаться с живым звуком.
Акустические системы для класса High End должны базироваться
только на бумажных динамических головках. Особенно если они сде-
ланы по новейший технологии — бумажное литье по сетке.
Основные требования к корпусам акустических систем
класса High End
Перечисленные ниже требования разработаны на основе опыта
нашей фирмы Aleks. Естественно, что они рассчитаны прежде всего
на профессиональное изготовление в условиях мастерской или лабо-
ратории. Но ими могут воспользоваться и любители-умельцы, кото-
рые решатся сделать акустику своими руками.
Корпус акустической системы должен быть изготовлен из матери-
ала, который имеет высочайшую плотность, наименьшую толщину,
большой вес, деревянное покрытие для передачи живого звука и т. д.
Конструкцию корпуса делают жесткой и монолитной. Внутренний
объем корпуса должен быть разделен на камеры в зависимости от ко-
личества полос системы, а также акустические лабиринты и четко по-
догнанные фазоинверторы разных типов.
Материал для демпфирования подбирают из натуральной шерсти,
меха или из массы, поглощающей звук, а также изготавливают пико-
вые конструкции, разбивающие стоячие волны.
Вырезы могут быть приспособлены для крепления динамических
головок как изнутри, так и снаружи, в зависимости от задумки мастера.
22
Корпус АС, как показывает практика, не всегда должен стоять на
шипах. Следовательно, развязкой могуг служить обычные ножки из де-
рева, резины, металла и другие подставочные конструкции и стойки.
Примером архитектуры таких звуковоспроизводящих систем могут, на-
пример, служить акустические колонки фирмы «Aleks» (рис. 1.4 и 1.5).
Хотелось бы отметить, что чем более классически выполнен кор-
пус, тем более натуральный и чистый звук получается, как показывает
практика. Поэтому я бы не советовал кидаться на дизайнерскую акус-
тику. Классика — это High End.
Полный тракт и согласование элементов тракта
High End звук не поддается оценке только в цифровом выражении,
создание системы такого класса — это на 80% искусство. И хотя изго-
товление акустического блока для High End системы занимает лидиру-
ющее положение, это лишь начало на пути получения живого звука.
В создании стереофонических установок и создании домашнего кино-
театра есть такое понятие, как полный тракт. Полный тракт включает
в себя все элементы — источник звука, усилители, фильтры, кабели,
акустику. Все эти системы необходимо согласовать друг с другом, что-
бы система работала как единое целое. Эта работа требует специаль-
ных званий. Дело в том, что выведение полного тракта требует не то-
лько подбора и согласования всех элементов, но и, главное, умение
музыкально настроить конечный элемент всего комплекса — акусти-
ческую систему, которая и должна дать истинное натуральное звуча-
ние. Этим и объясняется то, что аудиофилы в Европе и США для со-
гласования полного тракта обращаются в специализированные фир-
мы. В России также начали работать такие организации, например,
фирма «Валанкон», а также частная Научно-производственная компа-
ния «Aleks», одним из организаторов которой является автор настоя-
щей статьи. В таких фирмах производится окончательная настройка
AC High End-класса с помощью только профессиональных музыкан-
тов-слухачей, так называемых «листенеров». Каждая уважающая себя
фирма имеет своего «листенера». Получается, что, даже приобретя
фирменную аппаратуру, сделанную руками очень хороших мастеров, с
корпусом из натуральных материалов, с бумажными динамическими
головками, с качественными фильтрами, без главного мастера, кото-
рый сведет все в единое целое, а главное, настроит акустическую сис-
тему, вряд ли удастся получить звук класса High End. Понятие полный
тракт, в котором АС последнее и самое главное звено по передаче зву-
ка. Только с помощью этого звена можно устранить недостатки пре-
дыдущих звеньев.
23
Не пробуйте самостоятельно выводить тракт, перетыкая шнуры
или накручивая на них ферриты. Не разбирайте и не модернизируйте
акустические системы! Обычно люди, серьезно занимающиеся акус-
тикой, аудиофилам и даже энтузиастам, работающим с паяльником,
не советуют самим приступать к настройке без советов специалистов.
Но, может быть, такое мнение покажется слишком резким опытным
радиолюбителям, создающим оригинальные усилители, акустические
системы, другую аудиоаппаратуру. Уверен, что и для такой категории
читателей этой книги многие советы не покажутся лишними в борьбе
за чистый, естественный звук. И прежде всего некоторые рекоменда-
ции по подбору для своего аудиокомплеса или домашнего кинотеатра
акустических систем.
Как правильно подобрать акустические системы
Из всех компонентов аудиокомплекса, особенно при озвучивании
кинофильма, акустические системы решают наиболее сложную зада-
чу. Они с помощью электромеханического устройства, сравнительно
небольшого по объему, воспроизводят звуковой диапазон каждого ин-
струмента оркестра и человеческого голоса. Границам этого частотно-
го диапазона шириной в 10 октав соответствуют длины волн — от
18 м для баса до 12 мм для самых высоких частот.
Неудивительно, что разработчики АС всю жизнь борются с зако-
нами физики, чтобы создать недорогие АС с высоким качеством зву-
ка. Хотя даже самые лучшая акустика не может убедить нас в том, что
мы слушаем «живую» музыку, тем не менее она поражает своими воз-
можностями. Ведь пара АС преобразует двумерные электрические
сигналы в трехмерное «звуковое пространство», развернутое перед
слушателем. Инструменты кажутся объектами в этом пространстве;
здесь мы слышим скрипку, дальше за ней расположены медные духо-
вые инструменты, а позади всех — ударные. Человеческий голос по-
является как осязаемый, отчетливый образ прямо между двух АС. Ка-
жется, что передняя часть комнаты прослушивания исчезла, раство-
рившись в музыке. Это так легко: закрыть глаза и перенестись в
музыкальное событие. Но чтобы добиться такого ощущения, необхо-
димо затратить немало сил и средств в поиске нужной акустики. Вы-
бор акустических систем — непростая задача.
В торговле огромное количество плохих (даже отвратительных)
АС. Вдобавок некоторые очень плохие АС стоят дорого, иногда на-
много дороже действительно превосходных моделей. Цена и качество
звучания часто слабо взаимосвязаны.
24
Для любителя музыки приобретение АС сулит как надежду, так и
опасность. Надежда заключается в возможности найти отличную АС
по разумной цене. Опасность состоит в том, что при поиске среди
множества заурядных моделей вы пропустите одну из редких жемчу-
жин, которая отличается либо идеальным, абсолютным качеством,
либо такую, которая звучат несравненно лучше моделей данной цено-
вой категории.
Существует несколько критериев, следуя которым вы гарантиро-
ванно сможете выбрать наилучшую АС в соответствии со своими ин-
дивидуальными запросами.
Определив место будущего расположения АС, установите оптима-
льный ее размер для вашей комнаты. Городской житель, скорее всего,
более стеснен размерами квартиры, чем пригородный аудиофил. Не-
которые слушатели захотят, чтобы в комнате АС не бросались в глаза,
другие, наоборот, намерены сделать High End-систему центром вни-
мания и не будут возражать против АС внушительных размеров. При
выборе места для элементов АС учтите, что их расположение — важ-
ный фактор, влияющий па качество звучания системы.
Если у вас нет комнаты для полнофункциональных напольных АС,
рассмотрите вариант с конструкцией, состоящей из сабвуферов и са-
теллитных АС. В такой системе головка сабвуфера заключена в корпус,
который можно расположить практически где угодно, а компоненты,
обеспечивающие воспроизведение средних и высоких частот, разме-
щены в небольшом корпусе. Более того, небольшие корпуса сателлит-
ных АС часто помогают добиться прекрасной тональности звучания.
Несмотря на то что термин «полочные» часто употребляется для
небольших компонентов, вы не сможете добиться оптимальной рабо-
ты АС, установленной на книжной полке. Небольшие корпуса АС не-
обходимо устанавливать на подставках и разносить на определенное
расстояние друг от друга. Если в них нет сабвуфера, они имеют огра-
ниченную динамику, плохую частотную характеристику в области
низких частот и не могут звучать так же громко, как стоящие на полу.
Акустическая система, как уже говорилось выше, должна быть со-
гласована с остальными компонентами вашей системы как электриче-
ски, так и по характеру звучания. АС, хорошо работающая в составе
одного аудиокомплекса АС, может оказаться неприемлемой для дру-
гой системы (даже другого слушателя).
Акустическую систему необходимо выбирать под конкретный усили-
тель, к которому она будет подключена.
Прежде всего необходимо уделить внимание такому электрическо-
му параметру, как уровень чувствительности АС. Он определяет гром-
кость звучания при данной мощности усилителя.
25
Уровень чувствительности АС — существенный фактор при опре-
делении того, насколько хорошо она будет работать при данной вы-
ходной мощности усилителя. Для создания громкого звука (100 дБ)
АС с номинальным уровнем чувствительности 80 дБ потребуется
100 Вт. АС с уровнем чувствительности 95 дБ для создания такого же
уровня звукового давления достаточно будет только 10 Вт. Снижение
чувствительности на каждые 1,5 дБ для получения одинакового уров-
ня звукового давления требует удвоения мощности усилителя.
Еще один электрический параметр, который необходимо учиты-
вать, сопротивление АС. Это электрическое сопротивление, которым
нагружается усилитель мощности при подключении АС. Чем меньше
сопротивление АС, тем более жесткие требования предъявляются к
усилителю мощности. Если вы берете АС с низким сопротивлением,
то убедитесь, что усилитель сможет с ними работать без проблем.
Многие аудиофилы подключают прекрасные АС к посредствен-
ным усилителям, тем самым сводя на нет прекрасные возможности
своих акустических систем. Следует избегать использование высоко-
качественных АС с маломощными усилителями и плохими источни-
ками сигнала. Высококачественные АС обладают гораздо более высо-
кой информационной разрешающей способностью, чем аппараты бо-
лее низкого качества. Они сразу обнажат все недостатки электроники
и источника. Комплектуя аудиосистему, обязательно согласуйте каче-
ство АС с качеством остальных компонентов.
Идеальная АС будет одинаково хороша как для камерной музыки,
так и для тяжелого рока. Но поскольку идеальная АС остается чем-то
недостижимым, при реальном выборе музыкальные предпочтения дол-
жны играть приоритетную роль. Если вы слушаете преимущественно
классическую музыку с невысоким уровнем громкости, хоровые произ-
ведения или акустическую гитару, возможно, лучшим выбором будет
мини-монитор. Напротив, слушателям рок-музыки необходимы дина-
мика, способность воспроизводить самые низкие частоты и мощное
звучание басов большой акустической системы. Различные АС облада-
ют достоинствами и недостатками в различных областях: согласовав
акустическую систему со своими музыкальными вкусами, вы получите
наилучшее звучание в тех жанрах, которым отдаете предпочтение.
В дополнение к этим конкретным рекомендациям запомните не-
сколько советов общего характера — им необходимо следовать, чтобы
приобрести наилучшую АС в пределах вашего бюджета.
Как правило, качество АС, выпускаемых специализированными
фирмами, лучше тех, которые производятся компаниями, которые из-
готавливают весь спектр звуковой техники.
26
Не покупайте AC, ориентируясь только на ее технические характе-
ристики. Некоторые изделия, имеющие превосходство в одном аспек-
те своего функционирования, могут уступать в других, более важных
аспектах. Конструирование АС требует сбалансированного подхода.
Наш опыт дает нам право высказать еще ряд важных предупрежде-
ний.
1. Забудьте о крикливой рекламе и слушайте, как акустическая сис-
тема воспроизводит музыку. Вы услышите, действительно ли она насто-
лько хороша или нет.
2. Компании, наиболее широко рекламируемые в ведущих журналах,
зачастую предлагают акустические системы самого низкого качества.
3. Многие фирмы, несколько десятилетий назад ставшие известными
и уважаемыми в области конструирования акустических систем, в насто-
ящее время утратили лидерство в этой области.
На основании изложенных выше критериев вы знаете, чего хотите.
Теперь настало время пойти в магазин для покупки акустической сис-
темы — это решающая стадия, и она должна быть рассмотрена по-
дробно.
Прослушивайте акустическую систему не меньше часа. Убедитесь,
что вы прослушиваете АС на той же высоте, что и дома, когда будете
слушать музыку, сидя в кресле или на диване. Убедитесь, что электро-
ника и источники сигнала, к которым подключены акустические сис-
темы, сравнимы по качеству с вашими компонентами. Можно легко
потерять голову от восхитительного звучания в выставочном зале ди-
лера, но испытать разочарование, подключив АС к собственным ком-
понентам, если они у вас более низкого качества. В идеале необходи-
мо подключать прослушиваемые акустические системы к усилителю
той же мощности и одинакового характера звука, что и у вас дома,
или к тому, который вы намерены приобрести в расчете на эту акус-
тическую систему.
Обращайте внимание на тупой, медлительный и бубнящий звук
баса. Одной из наиболее утомительных характеристик плохих акусти-
ческих систем является окрашенный, рыхлый и не имеющий выра-
женного тона бас. В звучании басовых нот должна прослушиваться
отчетливая высота, а нс низкочастотное гудение «одной ноты» на фо-
не музыки. Мужская речь хорошо раскрывает окраску верхнего баса;
в нем не должно быть чрезмерно акцентированного или неестествен-
ного «ящичного» звука.
Отдельные басовые ноты не должны звучать громче остальных.
Прислушайтесь к соло рояля, в котором нисходящие и восходящие
ряды нот играются ровно на левых, т. е. низких регистрах инструмен-
та. Каждая нога должна быть ровной по тональности и громкости,
27
четко артикулированной. Если звучание одной ноты отличается от
остальных, это может быть признаком того, что у акустической систе-
мы проблемы с этой частотой.
Глубокие басы должны быть плотными, чистыми и «быстрыми».
Применительно к басам качество важнее количества. Плохой бас —
это постоянное напоминание о том, что музыка воспроизводится ис-
кусственно, а это усложняет ее прослушивание. Образцом того, как не
должен звучать бас, являются автомобильные сабвуферы. Автомоби-
льные стереосистемы разработаны в расчете на излучение максималь-
ной мощности звука на одной частоте, на неартикулированный и не-
мелодичный бас. К сожалению, преувеличенность баса обычно указы-
вает на худшее качество звучания этого частотного диапазона у
акустических систем, ценовые категории которых от дешевых до уме-
ренно дорогих. Для таких АС предпочтительнее слабый, плотный и
артикулированный бас.
Прислушайтесь к совместному звучанию малого барабана и
бас-гитары. За звуками бас-гитары вы должны слышать динамичный
басовый рисунок барабана. Барабан должен звучать ритмично, а не
казаться слегка запаздывающим относительно бас-гитары. Акустиче-
ская система, воспроизводящая ритм недостаточно мощно, делает
звучание вялым, даже медленным. Но если АС правильно передает
ритмичность звучания, ваши ноги будут непроизвольно отбивать такт,
вы услышите более «ритмичную» и вовлекающую музыку.
У некоторых акустических систем особенно утомительной может
быть окрашенность средних частот. К счастью, уровни окраски у со-
временных АС значительно ниже, чем, скажем, 15 лет назад. Тем не
менее существует еще множество акустических систем с окрашенным
звучанием. Их можно узнать по специфическому звучанию вокальных
партий, напоминающему звуки речи сквозь сложенные рупором ладо-
ни, по носовому звучанию или по выделению некоторых гласных зву-
ков. Чаще встречается небольшой подъем в этом диапазоне, проявля-
ющийся звенящим, металлически окрашенным звуком фортепиано.
Хорошая АС воспроизводит вокальные партии чисто и открыто — со-
здается впечатление, что они существуют отдельно от акустических
систем. Проблемы в воспроизведении среднего звукового диапазона
затруднят и восприятие музыки — ее звучание будет таким, словно
исходит из корпусов, а не рождается в пространстве.
Низкое качество звучания высоких частот характеризуется зерни-
стым или грязным звучанием скрипок, тарелок и чрезмерно акценти-
рованными свистящими звуками вокальных партий (звуки с и ш). Та-
релки «забрызгивают» всю звуковую сцену шлепками, которые вос-
принимаются как взрывы невнятного белого шума, в то время как их
28
звучание должно иметь некоторую утонченность, фактуру и высоту
тона. При хорошем воспроизведении высокие частоты составляют
единое целое с музыкой, не привлекая к себе внимание. Если вы об-
наружите, что пара акустических систем дает вам знать о высоких ча-
стотах как об отдельной составляющей музыки, будьте начеку.
Еще одно качество АС, на которое следует обратить внимание, —
это их способность звучать на большой громкости без перегрузки. Не-
которые акустические системы звучат великолепно на низких уровнях
громкости, но сильно искажают звук на высоких уровнях. Послушай-
те оркестровую музыку с крещендо — звук не должен разрушаться и
становиться хриплым на громких, сложных пассажах.
Наконец, акустические системы High End-класса должны «раство-
ряться» в звуковой сцене. Хорошая пара акустических систем развер-
нет перед вами в пространстве музыку, не оставив и мысли о том, что
звук исходит из двух ящиков, расположенных у противоположной сте-
ны комнаты. Певцы должны обрести точные, осязаемые образы и рас-
положиться между акустическими системами (если они были записаны
именно так). Звуковой образ инструмента займет определенное место
на звуковой сцене, не смещаясь в одну или другую сторону при пере-
ходе с одного регистра на другой. Звучание музыки воспринимается
открытым и прозрачным, а не туманным, мрачным или непрозрачным.
В общем, чем меньше вы будете замечать сами АС, тем лучше.
Некоторые акустические системы классом ниже High End имеют
окрашенность звучания, специально заложенную в них при разработ-
ке. Бас делается большим и жирным, высокие — излишне яркими, что-
бы создать иллюзию «чистоты». Такие акустические системы обычно
чрезвычайно чувствительны, поэтому они будут играть громче других,
если не предварить сравнительное прослушивание операцией согласо-
вания уровней. Эти акустические системы могут произвести на слуша-
теля благоприятное впечатление при двухминутной демонстрации, но
станут чрезвычайно утомительны, после того как вы принесете их до-
мой. Вряд ли вы найдете такие изделия в настоящем High End-салоне.
И в конце этого параграфа хочу напомнить, что человеческое ухо
имеет свои слуховые возрастные группы:
1. От 10 до 15 лет.
2. От 15 до 25 лет.
3. От 25 до 35—-40 лет.
4. От 35—40 до 50 лег.
5. От 50 до 60 лег.
6. От 60 до 70 лег.
7. От 70 до 80 лег.
29
Каждая группа имеет свой разрыв в частотном диапазоне при про-
слушивании информации, который с годами, переходя из группы в
группу, нужно компенсировать с помощью подбора акустических сис-
тем, которые обладают более широким диапазоном воспроизведения
звуковых частот.
Сколько же полос должна иметь АС
В этой статье хотелось бы обсудить звучание различных акустиче-
ских систем, имеющих от одной до семи динамических головок. Дело
в том, что акустическая система, имеющая всего лишь один воспро-
изводящий диффузор, легко справляется с одним музыкальным инст-
рументом, будь то контрабас, скрипка, труба или даже ударник. При
воспроизведении одного инструмента диффузор динамической голов-
ки успевает сделать и повторить обратно поступательное колебание и
полностью передать весь воспроизводимый диапазон частот этого ин-
струмента. Если к первому музыкальному инструменту присоединяет-
ся второй, то диффузор динамической головки начинает воспроизво-
дить частотные диапазоны второго инструмента в ущерб первого,
усредняя воспроизведение звука двух инструментов. Колебания диф-
фузора равномерно распределяются на воспроизведение двух инстру-
ментов. При воспроизведении трех инструментов на диффузор ложит-
ся уже тройная нагрузка колебаний и т. д. Тем самым, чем больше му-
зыкальных инструментов нужно воспроизвести одновременно, тем
более усредненные колебания должен сделать диффузор. Следовате-
льно, каждому инструменту в отдельности достанутся всего лишь не-
большие (а то и вообще не достанутся) колебания диффузора динами-
ческой головки. Но и это еще не все.
Помимо воспроизведения просто инструментов, каждый из них
имеет свой характер и тональный оттенок звука, а также частотный
диапазон, который тоже должен быть воспроизведен этим же диффу-
зором динамической головки. Как бы нам этого ни хотелось, к сожа-
лению, по многим законам физики одному диффузору с такими мно-
гочисленными действиями не справиться. Попробуйте произнести од-
новременно буквы А и Б, и вы сами в этом убедитесь, при этом не
забудьте произносить их в разной тональности. Но динамическая го-
ловка это нс человеческий голос, а сложная конструкция для воспро-
изведения правильного звука. Отсюда следует вывод, что одна дина-
мическая головка нс сможет воспроизвести реальную (более живую)
полную картину звуковых сигналов, а к сожалению, только усреднен-
ную и не более того.
30
Совсем по-другому обстоят дела у двухполосных акустических сис-
тем. Здесь есть возможность разгрузить колебания диффузора средней
частоты и добавить к ним колебания высокочастотной динамической
головки, которая возьмет на себя часть нагрузки высокочастотных ко-
лебаний. Тем самым диффузор среднечастотной динамической голов-
ки сможет сделать почти полные колебания средней и низкой частоты
(но все равно усредненные). Следовательно, двухполосная акустиче-
ская система будет лучше воспроизводить звуковую картину, нежели
акустическая система с одной динамической головкой, но, к сожале-
нию, все равно не идеально. На основании этого мы делаем вывод,
что трехполосная акустическая система будет более полно воспроиз-
водить звуковую картину.
В трехполосной акустической системе можно почти полностью
разгрузить среднечастотный диффузор от колебаний высокой и
низкой частоты. При этом среднечастотный диффузор (именно он
является самым главным связующим звеном звуковой частоты в
акустических системах) будет свободно воспроизводить и переда-
вать полную реальную звуковую картину. А высокочастотный и
низкочастотный диффузоры будут делать то же самое в своих диа-
пазонах звуковых частот.
Все, казалось бы, хорошо и трехполосная акустическая система
должна воспроизводить сигналы лучше вышеперечисленных. Но
при сведении трех динамических головок возникают продали меж-
ду ними, которые не дают раскрыться полной звуковой картине.
Провалы возникают из-за неравномерности давления динамиче-
ских головок при срезе перехода из одной в другую. Чтобы это
ликвидировать, нужно добавить дополнительные головки в места
стыковок. Но при этом появятся новые провалы, которые будут
значительно меньше и практически незаметны на слух. В итоге у
нас получится пятиполосная АС, которая будет звучать лучше, чем
трехполосная система.
Мы живем уже в начале третьего тысячелетия, и сегодня у нас по-
явилась дополнительная частота суперБАС (ее еще называют сабву-
ферной), без которой сегодня новейшие записи как в стереофониче-
ском режиме, так и в режиме домашнего кинотеатра не обходятся.
Отсюда следует, что нужна семиполосная акустическая система для
воспроизведения правильного звука. «А почему семиполосная?» —
спросите вы. Потому что, чтобы перейти в суперБАС, нам опять при-
дется убрать побочные явления динамических головок и установить
еще одну промежуточную, которая будет компенсировать недостатки
перехода в суперБАС. Так что будущее только за семиполосными аку-
31
стическими системами, потому что в новом тысячелетии вступают в
силу АС нового поколения, выведенные по нотному тональному час-
тотному диапазону.
Особенности акустических систем, разработанных
по технологиям «ALEKS» и их использование
1. Трехполосные акустические системы нового поколения.
Особенность этих систем заключается в том, что они практически
не имеют провала в частотных срезах при стыковке динамических го-
ловок. Это стало возможно благодаря новой разработке дополнитель-
ного фазоинвертора в объеме среднечастотного динамика, а также
звукового лака и новой схемотехнике фильтров. Все это позволило
повысить чувствительность, мощность и надежность акустической си-
стемы и применять данные системы не только в стереорежиме, но и в
домашнем кинотеатре класса High End.
2. Четырех- и пятиполосные системы нового поколения.
Особенность этих систем заключается в том, что они в отличие от
трехполосных систем, имеют еще меньше провалов во всем спектре
тонального диапазона благодаря дополнительным динамическим го-
ловкам.
3. Шести- и семиполосные системы нового поколения.
Эти системы, не имеющие аналогов в мире, являются уникальной
разработкой компании «Aleks», которые позволяют раскрыть полный
спектр тональности в звуке по новой теории оценки звуковой картин-
ки — по семи долям нотного диапазона.
4. Активные сабвуферы нового поколения.
Активные сабвуферы, производящиеся многими фирмами, к сожа-
лению, имеют огромные недостатки:
а) нет защиты динамических головок от сильных пиковых перегру-
зок;
б) регулировка среза недостаточно широка;
в) слабая мощность усилителя и динамической головки;
г) возникают сложности с гарантийным ремонтом этих систем.
Компанией «Aleks» была поставлена задача устранить эти недо-
статки. С начала 2002 года был начат выпуск активных сабвуферов
нового поколения, позволяющих достичь новых вершин в воспроиз-
ведении звука.
5. Акустические системы для домашнего кинотеатра нового поко-
ления.
32
Рис. 1.4
Рис. 1.5
Рис. 1.4 и 1.5. Архитектура и оформление акустических колонок
для домашнего кинотеатра фирмы «Aleks»
Акустические системы для домашнего кинотеатра имеют свои осо-
бенности, как технологически, так и по звуку. Дело в том, что изнача-
льно звук домашнего кинотеатра был задуман как совокупность раз-
личных направленных сигналов (звуковых эффектов), перемещаю-
щихся из одной АС в другую. При этом АС должны быть строго
направлены на зрителя (слушателя) и никак по-другому. Иначе про-
падает эффект перебежки и возникает эффект смешивания каналов
(каша). Поэтому для домашнего кинотеатра АС должны иметь расши-
ренную узкую направленность для дополнительного объема звуковой
картинки в зоне зрителя.
Компанией «Aleks» разработаны новые АС, применяемые идеально
как в стереорежиме, так и в домашнем кинотеатре благодаря расши-
ренной узкой направленности. Эти системы легко справляются с боль-
шими пиковыми атаками и нагрузками записи во всем частотном
диапазоне как в стереорежиме, так и в домашнем кинотеатре.
Диффузоры динамических головок акустических систем, входящих
в комплект домашнего кинотеатра, имеют полную однородность в
нотном тональном диапазоне.
33
В России тема домашнего кинотеатра находится в начальной ста-
дии развития и поэтому, очень мало профессиональных специали-
стов, которые могли бы грамотно преподнести потребителю настоя-
щий звук домашнего кинотеатра.
Оценка воспроизведения акустических систем
Многие производители АС при производстве пытаются оцени-
вать качество звучания, делая ставку исключительно на их техниче-
ские характеристики. Оценивать АС только по этому принципу не
всегда правильно, а для оценки AC High End-класса даже не допус-
тимо. Дело в том, что технические показатели могут дать представ-
ление о качественной или некачественной работоспособности дина-
мических головок и правильности схемы фильтра. Но для High
End-звука этого недостаточно, такой подход не даст возможности
выявить характер АС.
АС-характер — это призвуки материалов АС-компаунда (материалы
корпуса, динамических головок, демпфирующего материала, кроссовера,
разъемов и т. д.), в который нужно влить еще и душу, для того чтобы
звучание не выглядело сухим и неодушевленным.
Пример: возьмем один и тот же набор динамических головок и
фильтров (компаунд) для трехполосной АС. В первом случае мы этот
набор установим в корпус, сделанный из дерева, а во втором случае
поместим его в корпус из пластика аналогичной конструкции. Что мы
видим? Технические параметры в обоих случаях сохраняется, а харак-
тер звучания глобально меняется.
Поэтому компанией ALEKS предложена новая оценка звучания
АС. Полностью оценить характер AC High End-класса можно харак-
терным звуковым диапазоном частотной характеристики, что может
осуществить только профессиональный листенер.
Листенер (listener) — профессиональный музыкальный акустиче-
ский настройщик.
Характерный звуковой диапазон частотной характеристики — это
акустический звуковой спектр, состоящий из семи долей, четко пере-
ходящих из одной доли в другую, передавая полный спектр тонально-
стей по звуку (несущей информации) без окрасов и без провалов по
давлению и звуковых оттенков. Приборов для такой оценки сегодня
не существует. Поэтому здесь нужна оценка только профессионально-
го листенера.
Оценка или настройка по характеру звукового спектра диапазона ча-
стотной характеристики — эго оценка натуральности звука по характе-
34
ру тона, воспроизводимой АС во всем спектре характерного звукового
диапазона, разбитого на семь долей, состоящих из:
Доли АС Диапазон воспроизведения динамической головки в акустической системе Нотный тональный спектр (каждая доля состоит из нот)
1 доля Суперверх 20000-14000 Гц Си, ля, соль, фа, ми, ре, до
2 доля Верх 14000-9000 Гц Си, ля, соль, фа, ми, ре, до
3 доля Верхняя середина 9000-4000 Гц Си, ля, соль, фа, ми, ре, до
4 доля Середина 4000-800 Гц Си, ля, соль, фа, ми, ре, до
5 доля Нижняя середина 800-300 Гц Си, ля, соль, фа, ми, ре, до
6 доля Бас 300-70 Гц Си, ля, соль, фа, ми, ре, до
7 доля Супер бас 70-20 Гц Си, ля, соль, фа, ми, ре, до
Эта новая теория оценки и настройки звукового диапазона АС по-
зволила компании «Aleks» сделать новые шаги в разработках АС ново-
го поколения и опять далеко удалиться с живым звуком от других
компаний по производству АС в России и за ее пределами.
При производстве у фирмы «Aleks» открыт первый в стране салон
российских производителей, где выставлены образцы лучшей россий-
ской электроники звукового тракта класса High End. К сожалению,
российские магазины не нуждаются в продукции высокого качества
той страны, в которой они торгуют западным отстоем на 80%. Ведь ре-
ально только порядка 20% всей «забугорной» электроники, выставлен-
ной на продажу в российских магазинах, могут составить конкуренцию
по качеству российским продуктам. Поэтому с 2000 года уже начала
развиваться целая сеть салонов российской электроники. Кстати ска-
зать, ни один магазин, из множества торгующих «забугорной» техникой,
нельзя сравнивать с салонами, где дадут грамотную консультацию по
любому оборудованию. Если смотреть объективно, реализация россий-
ской техники невозможна вместе с импортной в принципе, т. к. поку-
патель, приходя в магазин и видя качественную и недорогую (в сравне-
нии с импортной же) российскую электронику с гарантийным обслу-
живанием, сервисом, ремонтом, но проигрывающую (не всегда, надо
сказать) по дизайну импортному изделию, не покупает ни то ни другое.
Российская и импортная техника несовместима в одном и том же мага-
зине. Покупатель хочет качество и сервис российские, а дизайн зару-
бежный. Хотя в последнее время российские производители очень
много уделяют дизайну техники и размещают заказы за рубежом.
35
Глава 2. Радиолампы снова в строю
2.1. Конструирование, монтажи испытание
лампового усилителя мощности
Е. Васильченко (г. Казань)
На примере этой разработки освещены проблемы, с которыми стал-
кивается конструктор-любитель: выбор одно- или двухтактной тополо-
гий, режима работы выходного каскада — А, АВ и т. п., наличие или от-
сутствие ООС, выбор комплектующих, методики расчетов и измерений.
Предварительные замечания об идеологической подоплеке этой
цепи разработок
Девизом данной работы был отказ от бескомпромиссности в по-
льзу сбалансированных, целесообразных решений. Разработка гото-
вилась для серийного производства, поэтому в ней отсутствуют де-
фицитные и дорогие комплектующие, а конструкция предельно
упрощена. Была использована традиционная, хотя и не примитивная
схемотехника. После множества экспериментов, переделок и прослу-
шиваний было решено продолжать работу в двух направлениях.
Один из макетов и комплект эскизов конструкторской документации
получили в свое распоряжение профессионалы — технологи и кон-
структоры. Второй подвергся основательной доводке с минимальны-
ми оглядками на ГОСТы и ТУ. Гораздо большее внимание было
уделено обобщению практического опыта конструкторов-звуковиков,
как любителей, так и профессионалов. В итоге удалось создать не-
большой домашний УНЧ с хорошим качеством звучания. О его при-
годности к серийному выпуску говорить не приходится, зато эту
конструкцию может повторить любой самодельщик, решивший са-
мостоятельно разобраться, «когда лампа лучше транзистора».
Лампы выбраны по нескольким причинам. Не может не привле-
кать их изначально высокая линейность, легкость модификации схе-
мы, подбора компонентов, простота расчетов, а также ясность, про-
стота, лаконичность схем. Следующий тезис: никакого «лампового
звука». Так называемый «ламповый звук» — это устойчивый миф, в
который каждый вкладывает свое собственное понимание. Для од-
56
них — это ограниченный по диапазону звук с явным преобладанием
средних частот, такой характер звучания свидетельствует о том, что
сердечник трансформатора слишком мал. Для других ламповый звук
ассоциируется с «прозрачностью», высокой разрешающей способно-
стью, детальностью. Для третьих — это «мягкий, комфортный» звук.
Возьмем на себя смелость утверждать, что ни одна из приведенных
характеристик не является непременным атрибутом ламповой аппара-
туры, точно так же, как «беспристрастное, мониторное» звучание —
транзисторной. Особые, характерные признаки звучания того или
иного усилителя, не важно, транзисторного или лампового, определя-
ются в основном схемной топологией и примененными компонента-
ми. В этом смысле можно считать, что «ламповый звук» — это отсут-
ствие «транзисторного», утомительного, «пластмассового» звучания,
которое хорошо известно владельцам музыкальных центров и отечест-
венных усилителей.
После проверки и прослушивания ряда схем и макетов усилителей
с измерением объективных параметров было выяснено, что большин-
ство родственных топологий дает сравнимые результаты: АЧХ усили-
теля в основном определяется выходным трансформатором и без осо-
бых проблем может быть реализована полоса 5 Гц — 25...30 кГц по
уровню — (1—2) дБ. Коэффициент нелинейных искажений (КНИ)
усилителей с разомкнутой цепью ООС составляет единицы, до десят-
ка процентов на максимальных уровнях и десятые доли на малых.
Тем не менее характер звучания таких усилителей заметно различает-
ся, несмотря на одинаковые параметры.
В связи с этим было принято решение не принимать во внимание
величину КНИ. Это не более чем показатель наличия или отсутствия
грубых ошибок проектирования и реализации. Типовой показатель
исправного лампового усилителя — несколько десятых долей процен-
та при мощности несколько ватт.
После прослушивания нескольких макетов с регулируемой глуби-
ной ООС было вынесено мнение, что наличие и глубина ООС — это
дело вкуса и привычки. С преобладающей сейчас точки зрения ста-
ринные QUAD, Leak, Mclntiosh, Tandberg и многие другие усилители
сделаны совершенно неправильно: пентодное и ультралинейное
включение выходных ламп, глубокая общая ООС. Однако эти усили-
тели до сих пор очень высоко ценятся в среде любителей, их звучание
запоминается на всю жизнь и является эталоном, с которым сравни-
вают звучание современных систем, сознательно или невольно. Полу-
чить «тот звук» на современных компонентах сложно, да и едва ли це-
лесообразно, ведь далеко не каждый может себе позволить покупку
57
старинных акустических систем класса Acoustic Research AR-3, JBL
L-220, Beovox М-100 или ElectroVoice, без которых постижение озна-
ченных целей представляется сомнительным делом.
На выбранном нами пути применение общей ООС осталось под
вопросом. Некоторые топологии хорошо принимали введение неглу-
бокой ООС, в частности схема пентодного однотактного усилителя на
EL-34 с раскачкой SRPP1 на 6Y9C (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схема однотактного усилителя на 6Н9С и EL-34
При подаче напряжения со вторичной обмотки выходного транс-
форматора в катод «нижней» лампы SRPP через резистор в несколько
килоом усиление немного (на 2—4 дБ) уменьшалось, исчезал слегка
выраженный «телефонный» тембр. Этот тембр обусловлен плохим
демпфированием акустических систем, высоким выходным сопротив-
лением однотактного пентодного усилителя, а иногда и недостаточно
высоким качеством выходного трансформатора. Скорее всего, наибо-
лее заметные изменения в характере звучания связаны с изменением
условий работы пары выходной каскад — громкоговоритель вследст-
вие изменения выходного сопротивления усилителя.
Глубину ООС следует экспериментально подбирать по минимуму
собственных неприятных ощущений, так как при улучшении одних
параметров, например субъективного восприятия линейности АЧХ,
ухудшаются другие, такие как естественность тембров голосов и инст-
рументов и пространственные характеристики. Усилитель в этом слу-
1 Каскад с динамической нагрузкой, выполненной на двойном триоде
38
чае должен обладать некоторым запасом усиления и устойчивости.
С усилением, как правило, проблем не возникает. Ламповые схемы
обладают весьма большим динамическим диапазоном и позволяют
работать на любом его участке. Этим свойством широко пользуются
энтузиасты ламповых схем. Дело в том, что величина и степень нели-
нейности амплитудной характеристики лампы зависит от режима по
постоянному и переменному току, и это хорошо заметно на слух.
Кроме этого и сами лампы обладают различными свойствами. Лампы
с малой крутизной, такие как 6Н1П, 6Н8С, дают искажения с мень-
шим порядком и обладают большими возможностями выбора рабочей
точки. Лампы с большой крутизной или усилением не имеют конку-
рентов в гитарных и других усилителях со специфическим характером
звучания. Кроме этого, высокая степень идентичности параметров
ламп позволяет использовать компенсацию (или умножение, если не-
обходимо) нелинейностей.
При определенном опыте здесь открывается широкое поле для
подбора характера звучания по собственному вкусу. В этом аспекте
конструктор транзисторных усилителей сильно стеснен в средствах
влияния на звук аппарата. Транзисторный каскад обладает несравни-
мо большей нелинейностью [8], а выбор рабочей точки каскада свя-
зан с режимом всего усилителя. Неспроста титулом «легендарный»
знатоки награждают в основном ламповые усилители и, в единичных
случаях — действительно выдающиеся транзисторные. Справедливо-
сти ради следует заметить, что в транзисторной схемотехнике тоже
есть методы изменения характера звучания, которые выходят за рам-
ки этой статьи. На совершенно резонное замечание читателя, что
усилитель должен быть абсолютно нейтральным и не должен ничего
вносить в звук, у автора заготовлено дежурное объяснений, что под
звучанием усилителя понимается все-таки звучание всего тракта,
включая звуковой материал, акустические системы и помещение
прослушивания, по возможности абстрагированное от характерных
особенностей, присущих этим компонентам. Слушатель обычно без
труда различает, чем выделяются некоторые форманты: усилителем,
АС или резонансом помещения. Любой усилитель, даже самый «мо-
ниторный», вносит в усиливаемый сигнал изменения. Для проверки
этого факта можно рекомендовать сравнение с «прямым проводом».
Для такой проверки потребуется еще один усилитель. Испытываемый
аппарат включается в разрыв между источником сигнала и входом
мониторного усилителя и нагружается на резистор, равный сопротив-
лению нагрузки. При необходимости выходной сигнал усилителя со-
гласовывается с чувствительностью входа монитора дополнительного
делителя (рис. 2.2).
39
Рис. 2.2. Схема проверки изменения сигнала усилителем в сравнении
с «прямым проводом»
Изменения в характер звучания вносят не только лампы или тран-
зисторы. Компоненты, которые принято считать линейными — рези-
сторы и конденсаторы — также изменяют характер звучания.
УМ нельзя проектировать в отрыве от акустических систем и ис-
точника сигнала. Универсальных усилителей не существует, как не
существует и готовых рецептов создания усилителей «для рока» или
«для вокала». Есть лишь некоторые очевидные закономерности, в
изобилии описанные в литературе. Отметим лишь те из них, которые
относятся к предмету нашей разработки.
Конструктор-любитель, создающий технику для себя, имеет замет-
ную фору перед коллегой-профессионалом. Ему требуется, чтобы
усилитель «зазвучал» на конкретном, не очень обширном, музыкаль-
ном материале, в конкретной комнате и с определенной акустической
системой. В нашем случае музыкальный материал был достаточно
легким для усилителей — рок-н-ролл 60-х, джаз, иногда несложная
классика. Особенность этой фонотеки — широко представленные на-
туральные музыкальные инструменты, отсутствие жестких (в смысле
спектра), агрессивных жанров. Довольно большую часть фонотеки со-
ставляют записи, выполненные в лаконичном стиле, малыми состава-
ми, вплоть до дуэтов. Такую музыку часто выбирают в качестве фоно-
вой и, как правило, не слушают громко. Вполне возможно, что такой
репертуар в немалой степени повлиял на выбор ламповой схемы.
Предварительный выбор был между следующими вариантами:
• полностью транзисторный усилитель с токовой разгрузкой и
глубокой ООС (current dumping amplifier, подобно QUAD-405);
• транзисторный без общей ООС;
• гибридный без общей ООС (анализ этого и предыдущего усили-
теля приводится в главе 3);
• двухтактный ламповый с трансформаторным выходом.
40
По комплексу предпочтений был выбран последний. Он проигры-
вал транзисторным и гибридным в громкости, в передаче мощных ба-
совых партий. Некоторые версии гибридного усилителя передавали
верхнюю часть диапазона более прозрачно (явный признак низкого
уровня интермодуляционных искажений). Но по достоверности пере-
дачи на небольших громкостях среднечастотного диапазона, столь
важного для джаза и классики, ламповый оказался лидером. Вполне
возможно, что причина не только в различном спектре искажений, но
и в величине выходного сопротивления. Усилители без общей ООС
имеют относительно высокое выходное сопротивление (триодные
ламповые — порядка одного-трех Ом). Это, несомненно, сказывается
на АЧХ связки УМ—АС, особенно в области резонансных частот ди-
намиков и частот раздела кроссоверов. С другой стороны, нелиней-
ность акустического преобразования уменьшается при работе от ис-
точника с высоким выходным сопротивлением. Ламповые усилители
традиционно использовались с однополосными акустическими систе-
мами. В такой комбинации «недостатки» усилителя — ограниченная
мощность на нижнем участке диапазона, высокий выходной импе-
данс — не ухудшали звучание. Другими словами, не все современные
АС будут хорошо работать с лампами. Более того, было бы логично
начинать проектирование звуковоспроизводящего комплекса с подбо-
ра адекватных акустических систем.
В нашем случае АС оказались вполне всеядными, что и подтвер-
дили проверки с разными усилителями. В одном случае это были
трехполосные напольные АС в оформлении закрытый ящик с тра-
диционным дизайном. СЧ и ВЧ воспроизводились шелковй(ми ку-
польными динамиками, а НЧ — большим, 35-сантиметровым, «ко-
лесом» с бумажным диффузором. Во втором — двухполосная АС
производства завода «Ферроприбор» (C-Пб) марки S-153
(150АС-003ФП) с излучателем Хейла и импортным СЧ-НЧ-динами-
ком диаметром 25 см. Следует заметить, что в обоих случаях АС
представляли из себя «неудобную» нагрузку по причине довольно
большой неравномерности модуля полного сопротивления в частот-
ных областях, важных для восприятия многих инструментов, и/или
малой чувствительности.
В связи с вышеизложенным было решено делать выходной каскад
на триодах. Такая схема обладает комфортным звучанием во всем
диапазоне частот и достаточно хорошим демпфированием. Низкая
чувствительность АС (87 и 89 дБ) вынуждает использовать двухтакт-
ную топологию. Для сохранения всех преимуществ триодов выходной
каскад должен работать в классе А, т. е. без отсечки анодного тока.'
41
Вот какие мощности могут быть получены от распространенных
отечественных ламп, триодов и пентодов в триодном режиме (6|:
6П1П 4
6П6С - 4
6П14П 4,5
6ПЗС/Г807 8,5
EL34 14
ГУ-50 18
6П36С 16
6П45С 24
6С19П 6
6Н5С 8
6Н13С 8
6С4С 8
Наилучшими, с точки зрения усиления звука, свойствами обладают
прямонакальные триоды. В спектре искажений этого класса усилите-
льных элементов содержится минимальное количество гармоник,
обычно это вторая и третья. Тетроды и пентоды в триодном включе-
нии проигрывают истинным триодам по этому показателю [7]. Пенто-
ды и тетроды имеют более широкий и мощный спектр искажений, не-
зависимо от способа включения (имеется в виду мода на ультралиней-
ные схемы). Выходное сопротивление триодного трансформаторного
каскада без ООС обычно составляет около 0,3 Rh. Катодные повтори-
тели и Circlotron’bi (рис. 2.3 и 2.4), имеют этот параметр на порядок
ниже, но у них есть свои недостатки, в частности, сложность получе-
ния высокого напряжения раскачки на сетках выходных ламп. Полу-
чить амплитуду сигнала 300—400 В с малым количеством гармоник и
уровнем искажений менее 0,5% — задача очень непростая, а практика
показывает, что в УМ, построенных по схеме УН — УТ (усилитель на-
пряжения — усилитель тока), характер звучания определяется в основ-
ном УН. Таким образом, при выборе способа реализации задуманного
разработчик руководствуется целым комплексом объективных показа-
телей и субъективных предпочтений, порой неосознанно.
Взвесив все «за» и «против», было решено использовать самые до-
ступные в настоящий момент лампы 6ПЗС-Е, представляющие собой
42
Рис. 2.3. Двухтактный катодный
повторитель
Рис. 2.4. Вариант катодного повторителя
Circlotron
аналог широко известных звуковых тетродов 6L6 и 5881. У этой лам-
пы специфические вольт-амперные характеристики (рис. 2.5), позво-
ляющие использовать ее в режиме с сеточными токами как в триод-
ном, так и в тетродном включении.
Как видно из графиков, при напряжении на сетке +10 В анодная
характеристика еще не имеет пентодного «колена». Линии, соответст-
вующие сеточным напряжениям +10 и —10 В, расположены на оди-
наковом расстоянии от линии нулевого напряжения. Это означает,
Рис. 2.5. Вольт-амперная характеристика лампы 6ПЗС-Е
43
что на этом участке нагрузочной прямой крутизна не меняется, в от-
личие от участка с малыми анодными токами. Внутреннее сопротив-
ление 6ПЗС-Е при малых анодных токах сильно возрастает, а зависи-
мость тока анода от сеточного напряжения, т. е. крутизна, падает.
Эта особенность (удлиненная вольт-амперная характеристика) хоро-
шо известна конструкторам ламповой техники и широко использует-
ся в двухтактных усилителях. Благодаря ей граница между режимами
А и АВ1 практически отсутствует, т. к. вследствие падения крутизны
ток через лампу практически не прекращается даже при больших за-
пирающих напряжениях и коммутационные искажения имеют малый
порядок. Нечто подобное реализовано в транзисторных усилителях с
обозначением «класс АА» при помощи некоторых схемотехнических
ухищрений.
Еще одна особенность этой лампы, также известная любителям со
стажем, — это ее высокая перегрузочная способность по анодному
напряжению. После тренировки она прекрасно работает при анодном
напряжении 600—700 В и напряжении на второй сетке 450 и даже до
500 В. По своим мощностным возможностям она лишь немного усту-
пает EL-34. В триодном режиме лампа без видимых проблем месяца-
ми работает при анодном напряжении 400—450 В. Этот нештатный
режим позволяет использовать относительно высокоомную анодную
нагрузку, что благоприятно сказывается на уровне искажений. Под
высокоомной здесь понимается нагрузка, значительно превышающая
Ra = 2Rh при которой достигается максимальный КПД усиления. До-
статочно принять нагрузку 5—10 R,. Разумеется, ни при каких услови-
ях не должны превышаться предельно допустимые режимы по току
катода и нежелательно превышение мощности рассеяния на аноде.
Все эти особенности делают 6ПЗС-Е очень привлекательной
лампой для экспериментов, однако по звучанию она нередко про-
игрывает своим «одноклассникам» и тем более 6С4С. Опыты с
6ПЗС-Е были прекращены в той стадии, когда потенциальные воз-
можности ламп были использованы практически полностью. К это-
му времени схема представляла собой трехкаскадный двухтактный
усилитель, работающий в классе А2, с максимальной выходной
мощностью около 20 Вт.
Усилитель мощности всегда рассчитывается «с конца» — с выход-
ного каскада. После него выбирается схема и режим работы драйвера,
затем фазоинвертора и входного каскада.
Для расчета выходного каскада существует замечательная компью-
терная программа SE Amp CAD, о которой можно почитать в Интер-
нет (http://www.tubecad.com/). Рабочая версия программы встречается
в каталогах ссылок на Web-страницах любителей-конструкторов.
44
Полный расчет усилителя довольно громоздок [2]. Поэтому здесь мы
ограничимся графо-аналитическими построениями, а точные величи-
ны будут получены с помощью SE Amp CAD или Tubecad от GlassWa-
ге. Следует также отметить, что рассчитанные вольт-амперные харак-
теристики, используемые в программах, могут отличаться от реаль-
ных, особенно в области положительных сеточных напряжений.
Любительский расчет выходного каскада обычно отличается от
инженерного, так как он не имеет особых ограничений и проводится
по правилу «а что, если...». Многие параметры вообще не задаются и
не контролируются. Вместо этого любитель имеет возможность оце-
нить результаты своих усилий на слух и принять соответствующие ме-
ры. Поскольку нам не угрожает встреча с представителями ОТК, Гос-
стандарта и Комитета по защите прав потребителей, воспользуемся
этой методикой и мы. Вот она:
1. Выбрать лампы, найти графики ВАХ.
2. Выбрать схему включения: в нашем случае это схема с об-
щим катодом, с фиксированным смещением (рис. 2.6).
3. Рассчитать режим по постоянному току, полагая усилитель
однотактным.
4. Оценить уровень искаже-
ний и выходную мощность с раз-
личными вариантами анодной на-
грузки и положения рабочей точки.
5. Перейти к двухтактной
схеме: удвоить полученную вели-
чину анодной нагрузки, потребля-
емую и выходную мощность. Вы-
ходное сопротивление уменьшит-
ся вдвое.
6. По полученным данным
перейти к расчету выходного
трансформатора, источника питания, каскадов предварительного уси-
ления.
В дальнейшем будут использоваться следующие обозначения:
• Uc — напряжение на управляющей сетке лампы;
• Ra-— сопротивление анодной нагрузки;
• Я, — внутреннее сопротивление лампы;
• ц — коэффициент усиления лампы;
• Ua, 1а — анодные напряжение и ток;
• R„ — сопротивление нагрузки;
• U„ — напряжение приведения.
45
Расчет режима по постоянному току графическим способом
Упрощенный расчет описан в [2, 9[. Семейство вольт-амперных
характеристик 6ПЗС-Е в триодном включении на основе SE Amp
CAD приведено на графике рис. 2.7.
Рис. 2.7. Семейство вольт-амперных характеристик 6ПЗС-Е
Оцениваем по графику внутреннее сопротивление лампы X,. Для
этого строим прямую, касательную к линии Uc = Ua, максимально
приближенную к ней в области рабочих токов. Внутреннее сопротив-
ление R, равно тангенсу угла наклона этой прямой, т. е. X, =
Прямая, соответствующая R,, пересекается с осью анодных напряже-
ний в точке Va =U„, которая называется напряжением приведения.
Выбираем сопротивление анодной нагрузки по правилу Л,>2 Д..
Справочные данные для ламп 5881 и 6V6 заявлены около 1,7 кОм.
Измеренные величины ДЛЯ 6ПЗС-Е составляют около 0,9 —1,2 кОм,
этих значений мы и будем придерживаться. Выбираем Ro = 2,5 кОм,
Строим гиперболу максимально допустимой мощности рассеяния
на аноде. Ра шаА = !'г: la. Мгновенные режимы во время работы лампы
не должны находиться выше этой кривой. Для 6ПЗС-Е допустимая
мощность рассеяния на аноде составляет 21 Вт. Для аналогичных по
размерам и конфигурации электродов 5881 и 6V6 обычно приводятся
25 или 30 Вт, в зависимости от исполнения лампы. Такая разница
связана с тем, что для обеспечения повышенной долговечности отече-
ственной лампы (о чем говорит индекс «Е»), производитель ограни-
46
чивает предельно допустимые электрические и температурные режи-
мы. При этом снижается тазоотделение из электродов. Любители в
своих конструкциях часто эксплуатируют лампы в очень жестких
условиях, когда единственным достоверным индикатором напряжен-
ности режима являются раскалившиеся докрасна аноды. Анализ лю-
бительских конструкций показывает, что 6ПЗС-Е может годами рабо-
тать с рассеиваемой на аноде мощностью до 25—30 Вт, в отличие от
6ПЗС, которая имеет другую конструкцию. На долговечность лампы
сильно влияет величина сопротивления утечки сетки. По ТУ это со-
противление не должно превышать 100 кОм при фиксированном сме-
щении и 150 кОм при автоматическом. В этом случае ухудшение ва-
куума в результате газоотделения не приводит к заметному измене-
нию режима работы. Несоблюдение этого пункта ТУ приводит к
последствиям, хорошо известным владельцам «Прибоев» и других ап-
паратов на 6ПЗС, страдающих «болезнью красных анодов». В своих
расчетах мы ограничим допустимую мощность 23—25 Вт. При этом
учтем специфику применения: в нашей схеме резисторы утечкн весь-
ма низкоомные. Кроме того, обычно в высококачественной звукотех-
нике лампы заменяются на новые задолго до появления заметной
утечки и снижения крутизны. Максимальную мощность лампа, рабо-
тающая в классе А, рассеивает в отсутствие сигнала. Токи и напряже-
ния на лампе также не должны превышать допустимых значений, для
напоминания об этом построим два соответствующих отрезка, огра-
ничив возможные режимы областью безопасной работы (ОБР) лампы.
Строим нагрузочную прямую. Для максимального использования
мощности анода ее располагают как можно ближе к гиперболической
части границы ОБР. Уравнение этой прямой Д = где Е„ —
некоторое напряжение, зависящее от напряжения источника питания,
при котором ток анода падает до нуля. Построение выполняется в два
приема: задать любое удобное напряжение Е„, скажем 500 В, нанести
на оси графика ВАХ точки (0, £0) и (.EJR,., 0) и соединить их пробной
прямой. После этого построить прямую, параллельную Пробной и ка-
сающуюся границы допустимой мощности в одной точке (рис. 2.7).
При усилении сигнала режим работы лампы, то есть анодный ток И
напряжение, прочерчивает эту прямую. При работе на реактивную
нагрузку прямая превращается в эллипс и мгновенная мощность мо-
жет превышать допустимую. Однако средняя мощность рассеяния все
равно останется меньше мощности покоя.
Выбираем рабочую точку каскада — ток и напряжение покоя.
В соответствии со сказанным выше установим левую границу рабочих
режимов таким образом, чтобы напряжение на сетке не превышало
41
+ 10 В (Uc m„ = 10 В). Правая граница обычно задается максимально
допустимым анодным напряжением, а в случае триодного включения
пентодов и тетродов — напряжением на второй сетке. Поскольку в
нашем случае это напряжение не превышает проверенных 550 В, это
не очень актуально. Гораздо важнее падение крутизны и рост внут-
реннего сопротивления. Поэтому ограничим область рабочих режи-
мов справа не максимально допустимым напряжением, а минимально
допустик.-uM током, для определенности 15—20 мА. При этом
(/. min = -70 В. Точка покоя находится почти на середине этого отрез-
ка, а именно в точке, где Uc = Uc — c-max jaK> Неточное на-
пряжение в режиме покоя получилось -30 В, а необходимая амплитуда
возбуждения 80 В от пика до пика, или 28 В эффективного. Находим
пересечение линии —30 В с нагрузочной прямой и соответствующие
режимы: 350 В и 70 мА. Отсюда можно получить требуемое напряже-
ние источника анодного питания: оно должно быть больше на величи-
ну падения напряжения на первичной обмотке выходного трансформа-
тора. Это падение можно оценить еще до его расчета. Наиболее типич-
ные величины КПД выходного трансформатора 0,85—0,87. Это
означает, что величина активного сопротивления обмотки составляет
0,13—0,15 R„, т. е. в нашем случае около 350—400 Ом. В итоге напря-
жение питания должно составлять около 380 В при полной нагрузке.
После выбора рабочей точки обычно проводится расчет искаже-
ний и энергетических параметров [2]. Нас интересует влияние выбора
рабочей точки на искажения. Обратимся к рис. 2.8, полученному при
помощи генератора отчетов SE Amp
Из рисунка хорошо видно, что
точного напряжения относительно
симметричное изменение анодных
Рнс. 2.8. Выбор рабочей точки
однотактного усилителя класса А2
Cad.
симметричному изменению се-
точки покоя соответствует не-
тока и напряжения. Соотноше-
ние длин отрезков ОА и ОВ
есть мера искажений. С помо-
щью метода трех ординат [2]
можно вычислить величину
2-й и 3-й гармоник. Этот же
метод используется и в SE
Amp Cad, поэтому просто при-
ведем значения: 11 и 2% для
второй и третьей гармоник,
соответственно. Это типичные
величины для любого однотак-
тного каскада, работающего на
максимальной мощности.
48
Такой высокий уровень искажений не должен пугать. Дело в том,
что в двухтактном усилителе класса А лампы включены встречно-па-
раллельно по переменному току и в идеале вторая гармоника отсутст-
вует совсем, а уровень третьей довольно быстро снижается при умень-
шении мощности. При половинной мощности он составляет уже при-
емлемые 0,1%. Кроме этого, математическая модель в области
положительных смещений редко соответствует реальному поведению
лампы. На самом деле отрезок ОА немного короче, чем его рисует
программа. Отметим для себя и тот полезный факт, что при увеличе-
нии нагрузки уровень искажений снижается: при Ra = 4 кОм отрезки
ОА' и ОВ' почти равны.
Выходная мощность каскада, как принято ее представлять, равна
площади заштрихованных треугольников. Ее можно посчитать как
аналитически, так и прямо из графиков. Мы возьмем готовую величи-
ну из отчета, составленного программой, 11 Вт. Это почти втрое пре-
вышает мощность, которую можно получить от каскада в классе А1
(без сеточных токов) при том же уровне искажений.
После проведения пробного расчета конструктор может немного
изменить входные данные и поискать другие возможные режимы, по-
вторив построения. Справедливо полагая, что качество звучания уси-
лителя лучше всего оценивать на слух, а не по цифрам на экране дис-
плея, мы остановились на следующем режиме:
4 = 50 мА —- ток покоя;
Ц, = 365 В — напряжение на анодах в точке покоя;
R. = 2,5 кОм — анодная нагрузка;
Uc = —33 В — напряжение смещения на сетке;
U№ = 75 В— напряжение сигнала на сетке (от пика до пика), соот-
ветствующее максимальной мощности;
Р„ — 22 Вт — мощность, рассеиваемая на аноде в точке покоя;
Р„ = 16 Вт — средняя мощность, рассеиваемая на аноде, при мак-
симальном сигнале;
Рои, = 11 Вт — максимальная выходная мощность;
Rm, = 3,5 Ом — выходное сопротивление;
Distortion 2nd = 11% — уровень второй гармоники;
Distortion 3rd = 2% — уровень третьей гармоники.
Переход к двухтактной схеме дает нам данные для дальнейших
расчетов:
Ra = 5 кОм — сопротивление анодной нагрузки (между анодами);
Рт„ — 22 Вт — выходная мощность;
/с(, = 100 мА — ток потребления каскада;
Uc — 26 В — эфф. напряжение сигнала на сетке.
4 Заказ № 1 564
49
Входное сопротивление каскада, работающего с сеточными тока-
ми, нелинейно, поэтому драйвер должен быть построен по схеме уси-
лителя мощности, а не усилителя напряжения. В мощных промыш-
ленных УМ обычно применяется трансформаторная связь между
драйверным и выходным каскадами. В нашем случае напряжение воз-
буждения составляет всего 28 В, поэтому вполне можно обойтись ка-
тодным повторителем (КП) с непосредственной связью (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Схема связи драйвера и выходного каскада
Выходное сопротивление катодного повторителя примерно состав-
R
ляет RelaKn ~ \ для двойного триода 6Н8С (аналог 6SN7) это соста-
Ц
вит 370 Ом, что вполне достаточно для обеспечения тока сетки поряд-
ка одного миллиампера. Воспользовавшись программой TubeCAD,
получаем режимы каскада:
Umax = А0/+39,8 В —- максимально возможный уровень выходного
сигнала;
Ра = 1,87 Вт — рассеяние на аноде;
Uc ~ —3,56 В — напряжение смещения;
4=11 мА — ток покоя;
U„ = 280 В — напряжение питания;
Куе = 0,9 — усиление по напряжению.
Эти величины можно получить из ВАХ, считая напряжением пи-
тания каскада сумму положительного и отрицательного напряжений
питания (рис. 2.10).
Коэффициент передачи катодного повторителя по напряжению
составляет 0,8—0,9 в зависимости от величины нагрузки. Следова-
тельно, чувствительность усилителя по входу КП составляет
28/0,8 = 35 В (эфф.). Такое распределение усиления позволяет огра-
ничиться всего тремя каскадами, включая уже описанные.
50
Рис. 2.10. Выбор рабочей точки каскада на 6Н8С
На рис. 2.11 представлена
схема хорошо зарекомендовав-
шего себя фазоинверсного кас-
када. Она обладает наибольшим
усилением среди схем подобного
назначения за счет минимальной
глубины ООС. Во многих случа-
ях выходной сигнал этого каска-
да имеет достаточную амплитуду
для подачи прямо на сетки вы-
ходных ламп. Не следует считать
недостатком этой схемы необхо-
димость ручного подбора дели-
теля, так как большинство так
называемых автобалансных схем
либо несимметрично по режи-
мам, либо также требует под-
стройки. Расчет этого фазоин-
вертора мало отличается от рас-
чета обычного реостатного каскада, однако мы воспользуемся
симулятором Electronics Workbench. Несмотря на свою простоту, он
дает удовлетворительную точность.
На рис. 2.12 показан экран симулятора с результатами расчета и
режимами по постоянному и переменному току. Емкости С6, С7 мо-
51
Рис. 2.11. Принципиальная схема
фазоинверсного каскада
Рнс. 2.12. Экран симулятора с результатами расчетов
делируют входную емкость следующего каскада, С1 — предыдущего, а
также емкость монтажа. Без этих элементов расчет АЧХ будет невер-
ным. С2 необходима для выравнивания АЧХ плеч. Небольшая мест-
ная ООС через незашунтированный конденсатором R3 облегчает ре-
гулировку фазоинвертора. Усиление каскада составляет 42,5 и с не-
большим запасом перекрывает требуемое. На частоте 20 кГц оно
падает на 1,5 дБ относительно 1 кГц — это плата за использование
6Н9С, у которой довольно большие межэлектродные емкости. Расчет-
ный КНИ составляет 0,4% при входном сигнале 0 дБ = 0,775 В; 0,17%
при 20 дБ и 1% при +6 дБ. Эти величины представляют интерес лишь
в сравнении с другими способами реализации схемы, так как модель
триода 4+/„ = к (Ц„ + ц • Uc )3/2 во всех симуляторах не учитывает осо-
бенностей конструкции лампы.
Схема одного канала усилителя представлена на рис. 2.13, блока
питания — на рис. 2.14.
Для расчета источников питания можно применить программу
PSU Designer, которую написал Duncan Munro: http://www.dunca-
namps.com/psud2/psud2_setup.exe. Для обоих каналов был использован
общий силовой трансформатор с большим количеством вторичных
обмоток. Анодное напряжение +370 В выпрямляется с помощью
двухполупериодной кенотронной схемы. Отрицательное напряжение
-125 В для цепей смещения получается также двухполупериодным
выпрямителем на полупроводниковых диодах с отводов тех же обмо-
ток. Накал ламп выходных и предварительных каскадов осуществля-
ется от разных обмоток. Для минимизации фона питание нитей нака-
ла входных ламп осуществляется по схеме рис. 2,15 с подачей на них
52
Рис. 2.13. Принципиальная схема одного из каналов усилителя
Рнс. 2.14. Блок питания усилителя
55
Рис. 2.15. Схема питания нитей
накала входных ламп
потенциала около +50 В от делителя
R2R3. Сопротивление R1 выбирается
в диапазоне 100—500 кОм, а потенци-
ометра R1 100—1000 Ом. Балансиров-
ка осуществляется на слух, по мини-
муму помех.
Моделирование источника пита-
ния (рис. 2.14) показывает недопусти-
мо большие токи через кенотроны
(аналог 5ЦЗС - 5Z3, а 5Ц4С - 5U4G)
в моменты, когда конденсаторы не за-
ряжены: до 4 А в пике и 0,8 А средний
в течение 1 секунды. По истечении этого времени пиковый ток не
превышает 500 мА. Чтобы не допустить разряды в кенотронах и пере-
грузки всех компонентов, было решено использовать ступенчатый за-
пуск с помощью мощного резистора в цепи первичной обмотки.
Расчет трансформаторов
Подробный расчет и рекомендации по выбору сердечников транс-
форматоров, предназначенных для использования в звуковых устрой-
ствах, приведены в [4]. Обозначения, использованные в настоящей
статье, соответствуют [4].
Выбор материала для магнитопровода выходного трансформатора
является очень важным моментом в разработке. Можно сказать, что
сердечник — это наиболее влияющая на звук деталь. К сожалению,
любители очень ограничены в своих возможностях. Практически
единственный источник «железа» — это готовые промышленные
трансформаторы с неизвестным типом магнитопровода. Тем не менее
приведем некоторые рекомендации. Лучшее Ш-образное железо для
звуковых целей 3414...3416, по старому ГОСТу это Э330-Э340. Железо
в ПЛ-сердечниках обычно 3406...3407 (крупнейший завод трансфор-
маторов в Новгороде применяет 3406), а наилучший вариант —
3408...3409.
Тонкая лента 3422 в сердечниках 400-герцовых трансформаторов
не подходит для звуковых целей, так как у сердечников из этой стали
петля гистерезиса имеет заостренный «носик», это вносит дополните-
льные гармоники высоких порядков, дает жесткость звука и его «ме-
таллическую» окраску. Для силовых трансформаторов этот материал
хорошо подходит.
Для ленточных сердечников практически всегда используется хо-
лоднокатаная анизотропная сталь, у которой в направлении навивки
54
сердечника более высокие магнитные свойства, чем у горячекатаной
изотропной, которая используется для шихтованных сердечников.
В Ш-образных сердечниках часто применяется холоднокатаная сталь,
но ее магнитные свойства в этом случае не могут быть полностью ис-
пользованы. Внешний признак — иногда пластины покрыты красно-
вато-коричневатым налетом, но не ржавчиной.
Качественно сделанные ПЛ-сердечники можно найти в изделиях
для промышленных целей — от тепловозов и теплоходов, а также се-
рии ОСМ, ТБ-3. Практически старые ПЛ-сердечники до -1986 года
достаточно хорошие, кроме телевизионных, для которых применялось
самое дешевое железо. Оптимальная толщина пластин или ленты
0,27—0,35 мм.
В руках у любителя-конструктора могут оказаться выходные и си-
ловые трансформаторы от УМ-50, ТУ-100, 90У-5 и подобной киноте-
атральной техники. В них использована сталь Э320 толщиной
0,35 мм. Это довольно хорошие магнитопроводы при условии, что
они не сильно заржавели и не подвергались воздействиям высоких
температур или механическим нагрузкам.
Входные параметры расчета выходного трансформатора
Расчет начинается с выбора коэффициента полезного действия.
Выбор величины КПД является компромиссом между количеством
витков, которых нужно намотать побольше, толщиной провода, кото-
рый желательно взять потолще, и размерами трансформатора, кото-
рые нельзя увеличивать безгранично. При прочих равных параметрах
трансформатор с более высоким КПД звучит лучше. На величину оп-
тимального КПД оказывает влияние и мощность усилителя. С увели-
чением мощности трансформатора легче обеспечивать более высокий
КПД. В нашем случае, то есть при мощности 15—20 Вт, разумные га-
бариты будет иметь трансформатор с КПД ц = 0,9.
В расчетах требуется задать значение F„, которое не совсем коррек-
тно называется частотой НЧ среза [2]. Выбор F„ = 29 Гц придется по-
яснить подробно. Первый вопрос, который просится при виде числа
29, — а почему не 20 Гц, ведь именно такую частоту среза имеют высо-
кокачественные устройства? Короткий ответ звучит так: потому что
эта величина на самом деле определяет не полосу пропускания, а ре-
жим работы магнитопровода. Физический смысл этого условия состо-
ит в том, что такова минимальная частота, при которой сигнал задан-
ной ранее мощности создаст в сердечнике величину магнитной индук-
ции В, не превышающую заданную ранее величину Вт (для расчета
важна именно пара: Вт и F^. То есть при дальнейшем понижении час-
тоты сигнала максимальной мощности произойдет рост магнитной
55
индукции, пропорциональный снижению частоты. Плохо это или хо-
рошо? Ведь совершенно ясно, что при увеличении магнитной индук-
ции, скажем, с заданных Вп, = 0,5 до 0,75 Тл спада АЧХ не произойдет,
поскольку даже 0,75 Тл — это еще очень далеко до насыщения. Такое
повышение индукции приведет только к некоторому увеличению ис-
кажений, а поведение АЧХ на нижнем конце диапазона определяется
индуктивностью обмотки и эквивалентным сопротивлением анодной
цепи. С обеспечением достаточной индуктивности трансформаторов
без зазора в магнитной цепи проблем не бывает, она автоматически
получается больше, чем требуется для частоты среза 20 Гц. Опыт пока-
зывает, что обычно малосигнальная частота среза составляет 5—10 Гц.
В некоторых случаях, применяя высококачественные магнитопрово-
ды, мне удавалось получить и 1,5—2 Гц. Оговорка «малосигнальная»
означает, что амплитуда сигнала, подаваемая на трансформатор, дол-
жна быть снижена пропорционально снижению частоты, иначе может
возникнуть перегрузка сердечника. Дотошный читатель может задать
и второй вопрос, который напрашивается при ознакомлении с этими
объяснениями: Следовательно, задав F„ = 29 Гц, мы не сможем подать
на усилитель так любимые всеми 20 Гц из-за перегрузки магнитопро-
вода и роста искажений?
Отвечая встречным вопросом, поинтересуемся, много ли сущест-
вует музыкальных программ, содержащих 20 Гц составляющую пол-
ной мощности? Очевидный ответ: не много, но они есть. Попробуем
с другой стороны: А много ли АС могут воспроизвести 20 Гц на пол-
ной мощности без искажений? И существуют ли таковые вообще?
Профессиональным звукооператорам хорошо известен метод улучше-
ния звучания мощных систем озвучки, заключающийся в ограниче-
нии уровня самых нижних частот, ниже 31 Гц, с помощью ФВЧ,
включаемого на входе оконечных усилителей. При этом и усилители
и АС защищаются от крайне неблагоприятных режимов работы и
происходит заметное уменьшение искажений во всех элементах сис-
темы. Этот метод может быть применен в домашних условиях даже с
большим успехом, поскольку немаловажным элементом звукоусили-
тельного комплекса является помещение и проблема получения пол-
ноценного баса в небольших комнатах стоит особенно остро.
На самом деле подача на вход сигнала 20 Гц полной мощности для
усилителя не так трагична, как для АС. Повышение уровня искаже-
ний действительно произойдет, но в наших силах сделать его незна-
чительным. Для этого надо иметь в виду, что индуктивность первич-
ной обмотки должна иметь по возможности большую величину. Это
обеспечивается применением качественных магнитопроводов и хоро-
шим качеством сборки.
56
Магнитная индукция на низшей частоте не должна превышать
1,0 Тл. Электротехническая сталь до этой величины является доста-
точно линейной. После 1,0 Тл начинается снижение магнитной про-
ницаемости (следовательно, и индуктивности обмотки), то есть при-
ближается насыщение.
Небольшое отступление для желающих разобраться в механизме
нелинейности трансформатора
На рис. 2.16 приведена эквивален-
тная схема трансформатора.
Схема учитывает только те пара-
метры, которые оказывают влияние
на низких частотах. Вторичная цепь
для целей анализа пересчитывается,
то есть приводится к первичной. Ко-
эффицент приведения равен квадрату
коэффициента трансформации. Это
делается для того, чтобы все цепи
можно было соединить гальваниче-
ски. Приведенные параметры оказы-
вают такое же влияние на первичную цепь, как и реальные. Скажем,
нагрузка трансформатора 8 Ом оказывает такое же влияние, как и ре-
зистор сопротивлением 8 х 400 = 3200 Ом со стороны первичной об-
мотки трансформатора с коэффициентом трансформации п = 20.
Приведенные параметры в литературе всегда отмечаются апострофом
(штихом).
Е — генератор, источник ЭДС;
Zi — внутреннее сопротивление источника;
U, — напряжение на первичной обмотке;
г, — активное сопротивление первичной обмотки;
г„ — сопротивление потерь, учитывающее различные потери в сер-
дечнике;
L, — индуктивность первичной обмотки;
г'з — приведенное активное сопротивление вторичной обмотки;
Л'н — приведенное сопротивление нагрузки;
/„ — ток намагничивания;
7,+ /0 — ток первичной обмотки;
Л — приведенный ток вторичной обмотки, по величине равный
Особую роль играет ток в цепи индуктивности Этот ток носит
название тока намагничивания. Этим подчеркивается, что он только
создает магнитный поток, необходимый для появления ЭДС. Даже
57
когда трансформатор нагружен и через первичную обмотку протекает
полный рабочий ток, магнитный поток в сердечнике имеет ту же са-
мую величину, что и при холостом ходе. По-другому и не могло быть,
поскольку ЭДС не изменяется. Все дело в том, что намагничивающие
силы, создаваемые рабочим током первичной 7, и нагрузочным током
1г вторичной обмоток, равны по величине и направлены навстречу
друг другу. В правильно изготовленном трансформаторе магнитные
потоки, созданные рабочими токами обмоток, полностью компенси-
руются в пространстве и создают только потоки рассеяния.
Ток намагничивания имеет сильную нелинейность, с КНИ до
15—20%. Нелинейная компонента тока намагничивания создает паде-
ние напряжения на внутреннем сопротивлении источника сигнала, а
также на активном сопротивлении обмотки. Таким образом продукты
нелинейности попадают в выходной сигнал. К счастью, доля тока на-
магничивания в рабочем токе очень невелика и на средних частотах
собственный КНИ трансформатора имеет порядок сотых долей про-
цента. Применение высококачественных материалов позволяет уме-
ньшить порядок и снизить величину нелинейности тока намагничи-
вания. В свою очередь, конструктор должен позаботиться о том, что-
бы снизить величину и вклад тока намагничивания. Как это сделать?
Очевидно, что для этого надо увеличить сопротивление в этом сег-
менте эквивалентной схемы путем увеличения индуктивности первич-
ной обмотки. А этого можно добиться тремя способами:
• увеличивать количество витков;
• увеличивать размер сердечника;
• увеличивать магнитную проницаемость сердечника.
Если с первыми двумя пунктами все более или менее ясно, то спо-
собов увеличения магнитной проницаемости очень мало. В производ-
стве сердечников это достигается термомагнитной обработкой и тщате-
льным соблюдением режима отжига. Ну а любитель в своем творчестве
ограничен пассивными методами, ему остается только выбирать неби-
тые и негорелые трансформаторы в качестве источника «железа». Наи-
большее влияние на величину магнитной проницаемости оказывает за-
зор, который всегда остается в сердечнике после его сборки. Поэтому
собирать звуковые трансформаторы следует со всей тщательностью.
Хорошие результаты дает шлифовка торцов половинок ленточных сер-
дечников на станке. Подача должна быть небольшой, а сам сердечник
хорошо охлаждаться эмульсией, чтобы не произошло расслоение. Руч-
ная шлифовка на плите не так эффективна, но в некоторых случаях
позволяет реанимировать некачественно разрезанный сердечник.
58
Проверить качество сборки сердечника довольно просто, для этого
нужно включить первичную (высокоомную) обмотку собранного
трансформатора в сеть 220 вольт и измерить величину тока холостого
хода, который в данном случае и является током намагничивания. Та-
кое испытание довольно хорошо моделирует работу трансформатора в
реальном усилителе. К тому же этот простой эксперимент позволяет
вычислить величину индуктивности первичной обмотки по формуле
2 2
L = —'—. В нашем усилителе расчетное напряжение на первичке co-
re • I а
ставляет 320 В, а переменный ток сигнала около 50 мА. Предполо-
жим, что измеренная величина тока холостого хода составила 1 мА.
На практике бывает как больше, так и меньше. Следовательно, доля
тока намагничивания в общем токе составляет 1/50. Если быть точ-
ным, его вклад несколько меньше, ведь ток намагничивания отстает
от рабочего тока на 90 градусов и при векторном сложении токов его
доля еще уменьшится. КНИ тока намагничивания при величине маг-
нитной индукции 0,3—0,5 Тл обычно составляет около 5—10 %. Поэ-
тому можно ожидать, что доля нелинейности, попавшая в выходной
сигнал, составит 0,1—0,2 % на частоте 50 Гц. Теперь можно вернуться
к оценке последствий нашего мысленного эксперимента с подачей на
вход усилителя сигнала с частотой 20 Гц и напряжением, равным чув-
ствительности.
При увеличении индукции в 2,5 раза (относительно 50 Гц) при-
мерно так же возрастают искажения тока намагничивания. Однако
при повышении магнитной индукции растет проницаемость сердеч-
ника и индуктивность, поэтому доля тока намагничивания в общем
токе немного снижается. Это снижение заметно сильнее, если сердеч-
ник трансформатора сделан из высококачественной стали, собран с
минимально возможным зазором, а магнитная индукция не превыша-
ет 0,7—0,9 Тл. Таким образом, выбор расчетных параметров
= 29 Гц и В„ = 0,6 Тл = 6000 Гс вполне оправдан. В тех редчайших
случаях, когда на трансформатор будет подаваться напряжение с час-
тотой 20 Гц, произойдет небольшой рост нелинейных искажений.
В любом случае, вклад трансформатора в общий КНИ усилителя го-
раздо меньше вклада ламп выходного каскада.
Общий объем меди, который занимают обмотки, перед расчетом
должен быть распределен в каком-то соотношении между первичной
и вторичной обмотками. На первый взгляд обмотки должны занимать
одинаковый объем, но при детальном анализе оказывается, что жела-
тельно немного увеличить толщину провода первичной обмотки.
В силовых трансформаторах это обусловлено присутствием в токе
59
первичной обмотки довольно значительного тока намагничивания.
Это составляющая, которая создает магнитный поток. Для выравни-
вания выделения тепла первичной и вторичными обмотками (а следо-
вательно, и уменьшения нагрева в целом) и требуется небольшое,
обычно около 10 %, увеличение сечения первички. В хороших звуко-
вых трансформаторах ток намагничивания должен иметь небольшую
величину, но при неблагоприятном сочетании параметров трансфор-
матора и частоты и мощности сигнала величина тока намагничивания
может составить до 50 % рабочего тока. Разумеется, это не может счи-
таться штатным режимом работы высококачественного усилителя,
как и нагрев обмоток. Тем не менее приведенный ток в первичной
обмотке звукового трансформатора всегда выше, чем во вторичной,
из-за протекания по ней постоянной составляющей тока анода ламп.
Для некоторых ламп это различие больше (6С19П, 6Н5С, 6СЗЗС
и т. п.), для других — меньше (6П45С, 6П14П, EL-34). Как было по-
казано, на сопротивлении провода происходит падение напряжения
нелинейной компоненты тока намагничивания. Поэтому увеличение
сечения первичной обмотки благоприятно сказывается на качестве
звучания. Это увеличение учитывается с помощью безразмерного ко-
эффициента распределения активного сопротивления между обмотка-
ми а. Он показывает, какую долю в общем эквивалентном сопротив-
лении имеет первичная обмотка. Обычно а выбирается в интервале
0,35—0,45. При равномерном распределении свободного места между
обмотками а = 0,5. При а = 0,33 первичка занимает вдвое больше ме-
ста, чем вторичка. Ток покоя каскада, работающего в классе А, не-
много больше среднего тока сигнала. Поэтому величина приведенно-
го тока в первичной обмотке, имеющая две составляющие, перемен-
ную и постоянную, примерно вдвое больше, чем во вторичной.
Выберем а = О,"35.
Еще два неочевидных параметра, необходимых для расчета, это
два коэффициента заполнения. Кс характеризует степень заполнения
сердечника сталью. Он учитывает влияние изоляции и неровностей
пластин сердечника, обычно Кс = 0,95. Отношение суммарного сече-
ния всех проводников трансформатора к площади окна называется
коэффициентом заполнения окна Кок. Эта величина сильно зависит от
конструкции катушки и технологии намотки, назначения трансфор-
матора и т. п. Вычислить Кок можно только после намотки трансфор-
матора, но задать его нужно еще до начала расчета. Он нужен для рас-
чета толщины провода. Обычно применяются провода круглого сече-
ния и находится в пределах 0,24—0,35. Большее число относится к
дросселям и низковольтным трансформаторам, в которых мало межс-
60
лоевой и межобмоточной изоляции. Высоковольтные трансформато-
ры приходится изолировать лучше, поэтому изоляция в них занимает
больше места. Для них характерна величина — 0,2—0,24. Для на-
шего трансформатора предварительно выберем Кок = 0,3.
Таким образом, можно задать входные параметры:
П= 0,9 — КПД;
а = 0,35 — коэффициент распределения активного сопротивления
между обмотками;
Р,ых = 20 Вт — выходная мощность;
7?,= 1200 Ом — внутреннее сопротивление одной лампы;
R„ = 5 кОм — сопротивление нагрузки, приведенное к анодам; от-
носится ко всей первичной обмотке;
R„ = 8 Ом — сопротивление нагрузки;
F„ = 29 Гц — частота среза по уровню — 1 дБ, ограниченная макси-
мально допустимой индукцией и максимальной мощностью;
В„, = 6000 Гс — максимальная магнитная индукция, 0,6 Тл;
Кс = 0,95;
К - <''
Аок ~ „ >
где 5, = N, - 5, + N2 • S2 + ... + N, • 5„ где 5, = 3,14-Д2/4,
D — толщина соответствующего провода,
N — количество витков.
При наличии опыта можно достаточно точно оценить требуемый
габарит трансформатора «на глаз», путем сравнения с аналогичным
по размеру силовым трансформатором. Существуют приблизительные
формулы, связывающие сечение стержня трансформатора S. (кв. см),
сечение окна (кв. см) и выходную мощность Р (Вт):
Р ~ S: S: i - для силового трансформатора;
S S
Р » — для выходного трансформатора.
Выбрав больший коэффициент, скажем 18...20, мы автоматически
получаем следующие преимущества:
Нет проблем с размещением провода в окне, все прекрасно поме-
щается даже с большим количеством межслойной и межобмоточной
изоляции.
Можно применить более толстый провод, и падение напряжения
на сопротивлении обмоток становится меньше, т. е. получаем более
высокий КПД и лучшее воспроизведение низких часто,.
61
Искажения лампового каскада, обусловленные нелинейностью
сердечника, уменьшаются.
Однако при увеличении габаритов сердечника происходит рост
индуктивности рассеяния и собственной емкости трансформатора,
приводящий к ухудшению частотной и переходной характеристики
трансформатора. Так мы приходим к необходимости компромисса
между параметрами трансформатора. У каждой фирмы-изготовителя
трансформаторов имеется свое собственное мнение о том, какие па-
раметры самые важные, а с какими можно смириться. Накопленный
разработчиками опыт позволяет без всяких расчетов сформулировать
требования к размерам и особенностям геометрии. Известно и такое
правило: вес сердечника в кг равен одной восьмой мощности, выра-
женной в ваттах [3].
Оба метода вполне годятся для экспресс-оценки, а если потребу-
ются точные числа, можно воспользоваться методикой [2].
Оценим вспомогательный электрический параметр:
Гц B„, кс Ja (1-л) • (1“’1)
„ 29800(1 —0,35 (1—0,9)) - V20 nQ
29 • 6000 0,95 д/0,35-(1-035)-0,1-0,9 035
Этот параметр выводится из формул, связывающих индукцию в
сердечнике с мощностью, частотой среза, КПД и т. п. Опуская про-
межуточные формулы, которые связывают индукцию с габаритными
размерами и конструктивными особенностями трансформатора, при-
ведем конструктивный параметр (все измерения — в сантиметрах):
(7 = V Г «к
w констр 1
Ч 'о
Подберем в таблице трансформаторов [4] такой сердечник, у ко-
торого конструктивный параметр немного больше этой величины.
Выбираем широко распространенный типоразмер сердечника с пол-
ной высотой Ш25х50, либо ШЛ25х50, у которых У = 12,5 кв. см,
50/. = 15,6 кв. см, Iq = 22,3 см и
Gmp = ’25 = 10,45.
62
Правило выбора размера сердечника Сга„£„, > G,, означает конст-
руктивную реализуемость трансформатора, то есть обмотки гаранти-
рованно поместятся в окне. Заметим, что типовая габаритная мощ-
ность силового трансформатора на ШЛ25х50 — 200 Вт.
Электрический расчет
Вычислим коэффициент трансформации:
----------= 0,042.
0,9 -5000
Полагая, что единственной причиной снижения КПД является
омическое сопротивление обмоток, вычислим приведенное сопротив-
ление обмоток
r0 = (1 — кпд) Ra = (1 —0,9) 5000 = 500 Ом.
Омическое сопротивление первичной и вторичных обмоток в омах
г, = а • гп = 0,35 500 = 175;
гг = п2 (га -г.) =0,58.
Эквивалентное сопротивление анодной цепи
D W + Г1)
R, + R.
= (1200 + 175). (5000-175) =842 рм
5000 + 1200
ЭДС самоиндукции:
Е = \ + r2/RH = 1 + 0g/8 = 321
П 0,042
Между количеством витков в обмотке, площадью сечения сердеч-
ника, магнитной индукцией, частотой и напряжением на обмотке су-
ществует связь, позволяющая вычислять любую из перечисленных ве-
личин, если известны (или заданы) остальные. Запишем ее так, чтобы
получить количество витков, которые необходимо намотать для полу-
чения заданных величин индукции и ЭДС:
4 1,11 .S’, Кс FH • В„ 4,44 12,5 0,95 29 6000
63
Здесь использованы инженерные единицы — площадь в квадрат-
ных сантиметрах, индукция в Гауссах. Эта формула верна для любого
вида трансформаторов или дросселей с ферромагнитным сердечником
и синусоидального напряжения, на что указывает коэффициент фор-
мы синусоиды 1,11 в знаменателе.
= ДГ, п = 3599 0,042 = 151 вит.
Диаметры проводов (в мм) вычисляются через требуемое сопро-
тивление
__ <2,23 10~4 /„ - N^
V G
/2,23 1(Г 4 -203-3599 „ ,
d, = , —------------------0,3 мм;
1 V 175
, /2,23 10“4 20,3 151 , ,
d, = I—------------------= 1,1 мм.
’ \ 0,58
Индуктивность первичной обмотки
0,4-тг-ц-Nf-Sc 10 s
[факт ’
где ц — динамическая магнитная проницаемость, величина, завися-
щая от амплитуды переменного магнитного поля,
/с — средняя длина магнитной силовой линии, см.
С известной долей условности можно принять ц = 1000 при амп-
литуде магнитной индукции порядка 100 Гс. На самом деле большин-
ство электротехнических сталей имеет начальную (то есть при очень
малой индукции) проницаемость около 400, при увеличении индук-
ции до величин 5—7 тысяч гаусс (0,5—0,7 тесла) проницаемость рас-
тет и может достигать десятков тысяч. При дальнейшем увеличении
индукции проницаемость падает.
Частота среза каскада составит F': =-—— по уровню —1 дБ и
может составлять единицы герц.
Верхняя частота среза определяется индуктивностью рассеяния и
внутренними емкостями первичной обмотки. Для уменьшения индук-
ции рассеяния обмотки можно секционировать. Индукция рассеяния
уменьшается из-за компенсации полей рассеяния соседних секций.
64
Для большинства низкоомных трансформаторов достаточно секцио-
нирования 3 + 2. Излишнее секционирование смысла не имеет. При
общем количестве секций более 7—8 более заметную роль начинает
играть межобмоточная емкость, которая в нашем расчете вообще не
учитывалась ввиду сложности.
Разобьем первичную обмотку на 3 секции в соотношении N/4 —
N/2 — N/4, а вторичную — на 2 одинаковых секции более тонкого
провода. Первой и последней будут намотаны секции первичной об-
мотки с количеством витков N/4. Меньшее количество витков в край-
них секциях обусловлено тем, что соседняя секция у них только одна,
в отличие от внутренних секций. Количество промежутков между сек-
циями m = 4. С учетом анодного напряжения выберем межобмоточ-
ную изоляцию — 3 слоя кабельной бумаги К-08, общей толщиной
0,24 мм. Оценим частотные свойства трансформаторного каскада.
Индуктивность первичной обмотки и низкочастотный срез:
г 0,4-3,14 • 1000-36002 • 10 • 10-s л _
= —---------------------------= 76,4 Гн;
Индуктивность рассеяния и высокочастотный срез:
0,4 п -N2 le Dn 10 s 0,4-3,14-36002 -223-10“8
m2h„ ~ 42-5,6
р -R'+R°
v 2л L,
1200 + 5000 ,, _
3.14-0.03 ~”кГ"
где Л„ = 5,6 см — высота намотки катушки (общая высота окна
h = 62,5 мм)
D„ = 0,8 см — так называемое приведенное расстояние между об-
мотками, которое в случае полностью заполненного окна при-
мерно равно одной трети ширины окна (с = 25 мм).
Такое благоприятное сочетание параметров трансформатора дает
возможность упростить намотку и улучшить симметрию плеч транс-
форматора применением секционирования 4 + 4. Первичная обмот-
ка 3600 витков разбивается на 4 последовательные секции по 900
витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,28 мм. Вторичная обмотка со-
стоит из 4 секций по 147 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм,
включенных параллельно. Секции первичной и вторичной обмоток
65
Рис. 2.17. Схема включения
обмоток трансформатора
на, можно для этого немного
при намотке чередуются. Рассеяние
и межобмоточная емкость в такой
конструкции почти в 1,5 раза больше
[3], но в полосе до 20 кГц АЧХ оста-
ется ровной, без резонансов. Сопро-
тивление плеч трансформатора прак-
тически полностью выравнивается
включением обмоток по схеме
рис. 2.17.
При самостоятельной намотке
следует учесть, что слои должны по
возможности заполняться полностью,
особенно это касается низкоомных
обмоток. Если позволяет размер ок-
изменить толщину используемого про-
вода и количество секций. Если после намотки секции слой оказыва-
ется заполнен не до конца, это приводит к возникновению уравните-
льных потоков в магнитопроводе, которые в некоторых случаях могут
достигнуть величины, достаточной для насыщения, несмотря на зна-
чительный запас по индукции. Слоевая изоляция прокладывается при
намотке катушек либо через слой, либо через несколько слоев. Через
каждый слой изоляция прокладывается в случае применения провода
с низкокачественной витковой изоляцией, при диаметрах провода
свыше 0,4 мм или в особо ответственных случаях. Прокладку через
несколько слоев применяют при намотке катушек проводами с высо-
копрочной эмалью или при наличии дополнительной наружной
оплетки. Для межслоевой изоляции чаще всего' используется тонкая
конденсаторная бумага. Большое количество изоляции уменьшает ко-
эффициент заполнения окна. Типичное значение этого коэффициен-
та для низковольтного, т. е. до 500 В, трансформатора Ш25х50 с пол-
ным окном лежит около 0,24 ±0,03.
Силовой трансформатор
Выходной каскад каждого канала потребляет 100 мА от источника
+370 В, 20 мА требуется для драйверов и 2 мА — для фазоинвертора.
В сумме это составляет 122 мА, а с учетом традиционного запаса —
140 мА. Для того чтобы получить это напряжение на выходе LC-фи-
льтра, обмотки должны обеспечивать переменное напряжение
2 х 400 В при токе 100 мА, что вполне согласуется с результатами рас-
четов симулятором PSUD-II. Без нагрузки напряжение на выходе ис-
66
точника питания будет более 550 В. Это обстоятельство надо учиты-
вать при регулировочных работах с усилителем.
Источник отрицательного напряжения —200 В для питания драй-
вера можно не учитывать, т. к. он использует те же обмотки, что и
анодный источник. Накальные цепи кенотронов 5ЦЗС потребляют по
3 ампера каждая, а каждая пара выходных ламп — по 1,8 А. 6Н8С/9С
потребляют по 300 мА. Таким образом трансформатор питания дол-
жен иметь следующие вторичные обмотки в каждом канале:
• 2 х 400 вольт с отводами на 2 х 200 вольт, 100 мА (в дальнейшем
800 В, 100 мА);
• 6,3 В, 1,8 А;
• 6,3 В, 0,3 А;
. 6,3 В, 0,3 А;
• 5 В, 3 А.
Суммарная электрическая мощность для двух каналов Рп = 220 Вт.
Трансформатор для вторичного источника питания должен иметь
сердечник с габаритной мощностью, большей или равной электриче-
ской мощности
Рга6 [Вт] = 2,22 10'2 F.- SC KC- Sok Кок Вт J,
где F — частота, Гц;
5С — площадь сечения сердечника, кв. см;
Кс — коэффициент заполнения сердечника сталью;
Sok — площадь сечения окна, кв. см;
Кок — коэффициент заполнения окна медью;
Вт — максимальная индукция в сердечнике, Тл;
J — плотность тока в проводах, А/кв. мм.
Для мощностей около 250 Вт плотность тока в броневых транс-
форматорах, т. е. Ш и ШЛ, составляет 2,7 А/кв. мм.
Максимальную индукцию в сердечнике ограничим 1,05 или
1,45 Тл соответственно для Ш и ШЛ [4].
Коэффициент заполнения окна анодно-накальных трансформато-
ров немного больше, чем у выходных. Для сердечников с полной вы-
сотой окна он составляет 0,27—0,3, для сердечников с узким окном,
как у ОС М О, 25; у ОСМ-0,36 и ОСМ-0,4 он обычно равен 0,23-0,24.
Коэффициент заполнения сердечника сталью примем 0,92. При таких
параметрах габаритная мощность трансформатора получается ниже,
чем у его промышленного аналога.
67
Рассмотрим 360-ваттный ОСМ-0,36. Он собран на сердечнике
ШЛ32х50 с размерами окна 18 х 72 мм.
Sc = 3,2 х 5 = 16 кв. см.
Sok = 1,8 х 72 = 12,96 кв. см.
Рга6 = 230 Вт,
т. е. этот магнитопровод подходит для наших целей с небольшой кор-
рекцией индукции и плотности тока.
После того как все величины, от которых зависят параметры
трансформатора, выбраны, необходимо определить сечение и диаметр
провода для первичной и вторичных обмоток. Сила тока в первичной
обмотке Г немного больше величины «отраженного» тока
Гр = Р„/220, т. к. он имеет составляющую тока намагничивания.
Ток намагничивания можно не рассчитывать, а задать в виде неко-
торой части от активной составляющей тока первичной обмотки
трансформатора. Наиболее актуален учет тока холостого хода для ма-
леньких силовиков мощностью менее 10 ватт. В малых трансформато-
рах величина тока намагничивания может достигать 100% активной
составляющей тока. В нашем случае это не более 10% активной со-
ставляющей, поскольку сердечник трансформатора работает в благо-
приятных условиях малой магнитной индукции. Чем выше качество
магнитопровода, тем меньше ток намагничивания.
Расчет количества витков на вольт начинается с промежуточной
величины W/E.
W/E = 10000/(4,44 F £ • Кс • В).
Прямо использовать эту величину для расчета количества витков
вторичной обмотки нельзя. Необходимо рассчитать коэффициенты
падения напряжения: для первичной обмотки — А’1, вторичных — А'2,
для накальных — АЗ:
AI = 1 - dU/2;
К2 = 1 + dU/2;
КЗ = 1,03 К2;
где dU — падение напряжения, задается непосредственно, скажем
10%, либо рассчитывается.
Количество витков в первичной обмотке Nj = 220 KI W/E.
68
Количество витков во вторичных обмотках = Ur К1 W/E, для
накальных (сильноточных) обмоток следует применять коэффициент
КЗ. Диаметр провода d рассчитывается исходя из токов обмоток I и
плотности тока J.
d =
После проведения необходимых расчетов получаем следующие на-
моточные данные:
Номер обмотки Напряжение Ток Количество витков Диаметр провода
1 220 1,06 455 0,71
2 экран - 1 слой 0,22
ЗиЗ’ 800 0,1 1724 0,22
4 и 4’ 5 3 11 1,2.
5 и 5’ 6,3 1,8 14 0,9
биб’ 6,3 0,3 13 0,45
7и7* 6,3 0,3 13 0,45
Обмотка 2 — это электростатический экран между первичной и
вторичными обмотками. В таблице указан комплект обмоток только
для одного канала. Обмотки 3 и 3’ имеют отводы от 431, 862, 1293
витков.
Проверим коэффициент заполнения окна, Кок = 0,28. Эта величи-
на на пределе реализуемости. В случае рыхлой намотки обмотки могут
не поместиться в окне. Если такое случается, приходится увеличивать
индукцию и плотность тока или пересматривать исходные данные.
При намотке следует соблюдать обычные требования: наличие
межслоевой изоляции в первичной обмотке, здесь придется использо-
вать кабельную бумагу толщиной 0,08 мм, хорошая изоляция между
высоковольтными и высокопотенциальными обмотками (3 и 4), т. е.
3—4 слоя кабельной бумаги. Высоковольтную обмотку можно прокла-
дывать через 2 слоя конденсаторной бумагой толщиной 0,02—0,05 мм.
Низковольтные обмотки 5—7 не занимают всего слоя, поэтому их
придется укладывать рядом, без межобмоточной изоляции. Это впол-
не допустимо, т. к. они находятся под одинаковым потенциалом.
Провода с неповрежденной лаковой изоляцией имеют электропроч-
ность 300—1200 В в зависимости от диаметра.
69
Обмотки 5 и 5’ необходимо хорошо заизолировать от других, рас-
положить рядом, а витки распределить по всей ширине намотки.
Провода толще 0,3 мм обычно выводятся непосредственно в отвер-
стия на каркасе. Необходимо только надеть на них трубку, которая
препятствует контакту вывода с обмотками. Тонкие провода выводят-
ся гибким изолированным монтажным проводом. Место пайки следу-
ет тщательно изолировать. Перед сборкой ШЛ-трансформатора следу-
ет тщательно отчистить полукольца магнитопровода от заусенцев,
остатков пропиточного лака и ферромагнитной мастики на торцах.
Они должны быть хорошо проклеены. Расклеившиеся магнитопрово-
ды практически невозможно использовать из-за большого зазора в
плоскости реза. Полукольца обычно маркируются во избежание не-
правильной сборки. Это может быть штамп на линии разреза магни-
топровода, или точки краски на одноименных сторонах. В любом слу-
чае надо убедиться, что полукольца стыкуются плотно, без зазора. До-
пустимый зазор, который еще мало сказывается на величине тока
холостого хода — 30 микрон, он виден на просвет. Сердечники с
большим зазором можно попытаться притереть на плите с абразив-
ным порошком или на большом абразивном круге. Движения должны
быть направлены вдоль торцов ленты, иначе магнитопровод может
расслоиться. Полукольца при сборке трансформаторов необходимо
склеить эпоксидной смолой или специальной ферромагнитной масти-
кой. Ее тщательно растирают на торцах для получения пленки мини-
мальной толщины. Если мастика или ферромагнитный микропоро-
шок недоступны, можно ограничиться чистой эпоксидной смолой.
Никакие другие наполнители вводить не следует. При сборке усилие
стяжки должно быть достаточным для получения минимального зазо-
ра в стыке и, с другой стороны, не превышать величин 10—12 кГ/кв.
см поперечного сечения стержня. При больших давлениях ухудшают-
ся магнитные свойства сердечников.
Сборка выходных трансформаторов на Ш-образном железе осуще-
ствляется вперекрышку. Между замыкающими и Ш-образными плас-
тинами неизбежно остается небольшой зазор, до 0,08 мм. Это не ока-
зывает большого влияния на свойства выходного трансформатора, в
отличие от силовых. Стяжка отдельных пластин осуществляется либо
изолированными стяжными шпильками, пропускаемыми через отвер-
стия в углах пластин, либо обоймой, служащей одновременно для
крепления трансформатора к шасси. Плоскость и торцы пластин сле-
дует изолировать от обоймы и элементов крепления.
Не все трансформаторы можно разобрать для повторного исполь-
зования сердечника и каркаса (старый провод использовать нежелате-
70
льно из-за нарушения прочности лакового покрытия, оно может под-
вести в любой момент). Лак можно размягчить путем разогрева транс-
форматоров строительным феном или в духовке до температуры
около 80—90 градусов. В большинстве случаев этого достаточно.
Труднее всего поддаются Ш-трансформаторы, целиком пропитанные
лаком. В этом случае придется пожертвовать каркасом. Его нужно
распилить ножовкой или абразивным кругом и вытащить остатки об-
мотки и каркаса. Нагретые пластины неплохо разъединяются. Также
может помочь замачивание этого «монолита» в растворителе на не-
сколько дней. Пластины следует сразу же протереть от остатков лака,
пока он опять не застыл. С ленточными сердечниками нужно обходи-
ться осторожнее, так как они могут легко расклеиться или расслоить-
ся. Перегревать их нельзя из-за опасности вспучивания компаунда,
которым пропитана лента.
Каркасы бывших в употреблении трансформаторов обычно по-
вреждены или деформированы, но их можно попытаться выправить.
Картонные каркасы нужно разобрать. Детали каркаса пропитывают
горячим парафином и кладут под пресс. После охлаждения его можно
собирать, он будет как новый. Текстолитовые щечки прогревают фе-
ном и выправляют руками.
Намотанные трансформаторы или отдельно катушки желательно
пропитать. Перед пропиткой должна быть проведена сушка. В произ-
водстве трансформаторов используется множество пропиточных мате-
риалов — в зависимости от области применения. Пропитка трансфор-
матора значительно увеличивает срок его службы и уменьшает акус-
тический шум. Бумага попадает в класс нагревоустойчивости А
(самый слабый класс, температура до 105 градусов) только после про-
питки. Можно посоветовать пропитывать катушки горячим церези-
ном (парафином), а также глифталевыми, алкидными или полиэфир-
ными лаками. В крайнем случае, можно проварить их в олифе. Наи-
более распространены в производстве лаки МЛ-92 и уретановый
УР-231. Без вакуума лак проникает неглубоко, но рыхлая намотка на
катушках в любительских условиях обычно хорошо впитывает лак.
Если нет возможности пропитать катушку или весь трансформатор в
вакууме, в ответственных случаях лучше пропитывать обмотку в про-
цессе намотки. Ответственным случаем можно считать ситуацию, ког-
да анодное напряжение превышает 600 В. Сушка пропитанного изде-
лия производится в два этапа: выдержка в течение 1—6 часов при
комнатной температуре, затем несколько (до 12) часов в сушильном
шкафу при температуре около 100—130 градусов.
7/
Расчет дросселя
Дроссель — это важный элемент блока питания. Если стоит задача
обойтись без электролитических конденсаторов, то он становится не-
заменимым. В этом случае его размеры увеличиваются до половины
силовика. Главный параметр дросселя — его постоянная времени, от-
ношение индуктивности к сопротивлению обмотки L/R. Чем выше
требуется эта величина, тем больше должны быть габариты магнитоп-
ровода, чтобы провод нужного диаметра и длины поместился в окне.
Индуктивность дросселя рассчитывается по уже известной формуле:
0,4-л-цг •№ 10“8
При неизменной степени постоянного подмагничивания индук-
тивность получается максимальной при определенной длине немаг-
нитного зазора /г. От величины этого зазора зависит эквивалентная
магнитная проницаемость сердечника:
Ц
В присутствии постоянного подмагничивания /г уже не является
независимой переменной. Ключевой величиной в расчете дросселей и
трансформаторов является степень подмагничивания — количество
погонных ампер — витков (aw0).
N-Ц А.
= —] - — формула связи напряженности магнитного поля с
инженерной величиной aw0:
Н = 0,4л aw0.
Рис. 2.18. Экспериментальный график
зависимости магнитной проницаемости
Предлагаемый алгоритм расчета
основан на экспериментальном
графике зависимости магнитной
проницаемости от (рис. 2.18).
Эти графики соответствуют
массовым маркам сталей. Высоко-
качественная сталь имеет в не-
сколько раз большую магнитную
проницаемость, однако в большин-
стве случаев рассчитывать на это
72
не приходится. На графике показана зависимость начальной (т. е. в
отсутствие переменного магнитного поля) магнитной проницаемости
от напряженности магнитного поля, выраженного в ампервитках на
сантиметр. В системе СИ напряженность измеряется в амперах на
метр. Следует помнить, что точки на графике соответствуют разным
зазорам. Большие напряженности требуют большего зазора.
В начале расчета величины awg и, соответственно, ц, не известны.
Количество витков в обмотках может быть получено методом после-
довательных приближений по формуле
/7,97-IO7 L le
N = I---------------
V В проб ' Sc ' К с
Для этого в формулу подставляются параметры трансформатора,
требуемая индуктивность и пробная величина ц11ро6, по полученному
количеству витков вычисляется степень подмагничивания aw0. По
графику jx(aw0) находится вместо графиков при машинных расче-
тах можно использовать аппроксимирующие уравнения:
. . 2000
цДаи’..) =------+ 70 — для горячекатаной стали или
(<то„ + 5)
, 1600
цДаИ'.,) =------+ 120 — для холоднокатаной стали.
("% + 3)
Пробная корректируется и снова просчитывается количество
витков. Эта процедура проделывается несколько раз до тех пор, пока
изменение количества витков от просчета к просчету не будет незна-
чительным (несколько процентов). В большинстве случаев достаточно
двух-трех проходов. Если новое значение ц, больше старой цто
Щрос следует увеличить так, чтобы она стала немного больше li. и на-
оборот. В конце расчета необходимо убедиться, что получившиеся L,
N удовлетворяют требованию конструктивной реализуемости. Для
этого вычисляется максимальное сечение провода 5, которое можно
разместить в окне:
ок ' ок
Если плотность тока J = не превышает обычных 1,5—2 А/кв.
Л
мм, то расчет можно считать оконченным, так как не требуется точ-
ного соответствия сопротивления оболочки заданному. Количество
73
витков не должно превышать 3500—4000. При необходимости следует
выбрать другой типоразмер магнитопровода и повторить расчет.
При сборке намотанного дросселя необходимо уложить в зазор не-
магнитную прокладку нужной толщины. Точное соблюдение и под-
бор величины зазора необходимо только для выходных трансформа-
торов. Для дросселей вполне достаточно точности эмпирической фор-
мулы [2]
1г =9,0 10“4 - N -If, мм.
Намотка катушек дросселей не имеет особенностей. В большин-
стве случаев (для дросселей блоков питания) нет необходимости даже
в межслоевой изоляции. Обмотка обычно находится под высоким по-
тенциалом, поэтому она должна быть хорошо изолирована от сердеч-
ника. Пропитка дросселей, как правило, необходима, чтобы избежать
гудения.
Результаты расчета дросселя на очень распространенном и деше-
вом сердечнике от выходного трансформатора лампового телевизора
Ш16х25 с размером окна 16 х 40 мм:
Sc 4 kb. cm
Sok 3,84 kb. cm
u, 10,6 cm
to, 12,84 см
Kok 0,34
iO 120 mA
aw 29,4
ntblmu 171,8
N 2600 вит
L 5,51 Гн
D 0,25 мм
R 116,30м
p 1,67 Вт
Zazor 0,25 мм
74
Конструкция усилителя
Усилитель собран на дюралевом (АМГ5) шасси размером 400 х
320 х 65 мм, рис. 2.19.
Рис. 2.19. Внешний вид усилителя
Три трансформатора закрыты защитными кожухами из листовой
стали толщиной 0,9—1 мм. Та часть шасси, на которой находятся
лампы, закрыта сверху стальным хромированным и полированным
листом. Под ним скрыто множество головок потайных крепежных
винтов. Угловые стыки шасси проварены аргонодуговой сваркой.
Внутри корпуса по всем четырем сторонам приварены упоры для
нижней крышки с резьбовыми отверстиями М3, рис. 2.22 (вид снизу).
Нижняя крышка из дюраля толщиной 1,5 мм укладывается на эти
упоры заподлицо с шасси. В углах нижней крышки предусмотрены
четыре отверстия для стоек ножек. Стойки нужны для того, чтобы
ножки не продавили тонкую нижнюю крышку. Стойки привинчива-
ются к шасси винтом М4 с потайной головкой, рис. 2.20. При необхо-
димости соединение ножки со стойкой (а следовательно, и с шасси)
можно сделать мягким, амортизирующим. Для этого понадобятся ре-
зиновые прокладки и втулки.
На задней стенке просверлены отверстия для входных разъемов
RCA, выходных универсальных разъемов, предохранителя, «компью-
терного» сетевого разъема. На задней стенке изнутри корпуса на ско-
75
бах установлены два галетных переключателя, сетевой и входной.
Фиксирующие пружины переключателей немного ослаблены для сни-
жения усилия переключения. Оси переключателей соединены с руч-
ками длинными штоками диаметром 10 мм. При таком расположении
удалось максимально разнести входные и силовые цепи. Особое вни-
мание уделено органам управления, которые без преувеличения явля-
ются «лицом» усилителя. Ручки управления состоят из двух деталей:
собственно цилиндрическая ручка (латунная, хромированная) и шток
с резьбой М10, ввернутый в нее. На другом конце штока имеется от-
верстие глубиной 15—20 мм диаметром 4 или 6 мм в зависимости от
толщины оси переключателя (или потенциометра). Для улучшения
эргономики на передней стенке установлены подшипниковые узлы, в
которых вращаются оси ручек, рис. 2.21.
Корпус подшипника снаружи крепится за фланец потайными вин-
тами М3. В подшипник запрессована латунная втулка. Практика по-
казала, что этот узел можно выполнить цельным, из дюралюминия,
без ущерба для плавности и мягкости вращения. Потенциометр регу-
лятора громкости установлен на скобе. От регулятора баланса было
решено отказаться уже после первых прослушиваний.
Для установки на шасси октальных ламповых панелей необходимо
профрезеровать или пробить отверстия диаметром 27 мм. Сами кера-
мические панели крепятся к шасси снизу штатными скобами на по-
тайных винтах М3. Если таких скобок нет в наличии, с минимальной
дорабокой подойдут фланцы для крепления мощных транзисторов в
металлостеклянном корпусе П210 или КТ803. Они крепятся на три
винта. Перед закреплением панелей их нужно сориентировать так,
чтобы монтировать детали было удобнее. Выходные трансформаторы
устанавливаются в прямоугольные прорези шасси так, чтобы выводы
обмоток оказались в подвале шасси, рис. 2.23.
Силовой трансформатор имеет штатный кронштейн для крепле-
ния, поэтому он просто привинчен, а для выводов в шасси профрезе-
76
Рис. 2.22. Вид корпуса изнутри
рованы два паза, рис. 2.22. Они же служат для проветривания, так как
силовой трансформатор сильно нагревается при работе. Многочис-
ленные выводы силовика распаиваются на двух контактных колодках
PC-10. Есть резон при намотке оставить выводы мощных накальных
обмоток подлиннее, около 20 см. Тогда припаивать их к колодкам не
нужно. Толстые провода прекрасно держат форму, и их можно очень
аккуратно провести прямо к лампам. Разумеется, нужно обеспечить
надежную изоляцию накальных цепей кенотронов. Для этого можно
воспользоваться ПВХ, а лучше лакотканевой трубкой, ючорая не бо-
77
ится прикосновения паяльника. На выводах анодных обмоток сило-
вого трансформатора присутствует довольно высокое напряжение, по-
этому после распайки контактной колодки ее следует отмыть от
остатков флюса, иначе пробой по поверхности колодки неизбежен.
Можно также рекомендовать распаивать высоковольтные и высоко-
потенциальные обмотки не на соседние выводы колодки, между кото-
рыми всего 2,5 мм, а через одну. Это же касается и монтажа сетевой
обмотки. После промывки колодок их нужно покрыть лаком. Колод-
ки привинчиваются к шасси также потайными винтами М2,5 либо
приклеиваются цианоакриловым клеем. Приклеенные колодки обыч-
но держатся хорошо, но если к ним припаяны массивные детали или
жесткий толстый провод, их лучше дополнительно зафиксировать
каплей силиконового герметика.
Дроссели питания также установлены в подвале шасси через про-
межуточную 1-миллиметровую стальную пластину. Крепежные высту-
пы обоймы загибаются на пластину, которая выступает за габариты
дросселя на 10 мм с каждой стороны. Пластина крепится к шасси
винтами М3. После того как все отверстия в шасси сделаны, корпус
грунтуется и окрашивается. Все потайные винты и дефекты можно
скрыть автомобильной шпатлевкой. В авторском варианте на шасси
уложена полированная накладка с отверстиями для ламп. Она изго-
товлена из стали толщиной 3 мм и после шлифовки и зеркальной по-
лировки покрыта никелем. Корпус и кожухи трансформаторов окра-
шены черной эмалью ПФ-115 «шагрень». Неплохие результаты дает
окраска матовыми порошковыми красками, но в этом случае придет-
ся сначала подобрать шпатлевку, которая при нагревании до 200 гра-
дусов не размягчается и не выделяет газ, иначе порошок при запека-
нии «вскипит».
После завершения слесарных операций можно приступать к мон-
тажу усилителя. Сначала надо разместить крупногабаритные детали,
электролитические конденсаторы. Их можно приклеить на силиконо-
вый герметик. При выборе места для конденсаторов питания следует
учесть обычные ддя таких устройств требования. На работу ламповых
устройств наибольшее влияние оказывают паразитные связи емкост-
ного характера. При навесном монтаже анодные и сеточные цепи не
должны располагаться рядом. Следует избегать параллельного распо-
ложения сигнальных проводников. Выводы деталей должны быть как
можно короче. Сопротивление «земляной» цепи должно быть мини-
мальным. В качестве «земли» ламповых конструкций часто использу-
ется шасси, а корпус электролитических конденсаторов для навесного
монтажа является отрицательным электродом. Однако лучшие резуль-
таты с точки зрения борьбы с наводками дает монтаж с использова-
78
нием специально проложенных проводов заземления. В этом случае
контуры протекания сигнальных токов легко контролируются и при
необходимости изменяются. Так найти источник и приемник помехи
гораздо проще. Наилучший, а в некоторых случаях и единственно
возможный метод заземления — «звездой». При этом каждый каскад,
или даже каждый элемент, заземляется в одной точке. Внутреннее со-
противление цепи, в которой происходит заземление, должно быть
минимальным. Только при этом можно обеспечить отсутствие пара-
зитной обратной связи между каскадами. Поэтому точкой заземления
всегда является минусовой вывод конденсатора фильтра питания.
В ламповых схемах токи невелики, поэтому падение напряжения
на проводниках питания получается очень маленьким. Это и дает воз-
можность упрощать монтаж. Первый шаг упрощения — «кластерный»
монтаж. При этом все элементы каскада, а именно сопротивление
утечки, катодная цепь, конденсатор фильтра, если таковой имеется,
вывод внутреннего экрана лампы, центральный пятачок в 9-штырько-
вых панелях а также экран, в который помещена лампа, соединяются
строго в одной точке (обычно это вывод пятачка в центре панели или
катод конденсатора), которая затем отдельным проводником соединя-
ется с общим заземлением. Это очень эффективный метод. Так мон-
тировались даже микрофонные цепи.
Еще один широко распространенный метод — с использованием
шины. При этом через весь усилитель проходит один или несколько
толстых проводников, на которые заземляются компоненты. Так мон-
тируется большинство высококачественых усилителей. И даже монти-
руя усилитель с «землей» на металлическом шасси, можно получить
прекрасные результаты.
Металлическое шасси усилителя всегда должно быть соединено с
минусом источника питания. В противном случае все каскады
устройства оказываются охвачены обратными связями через емкости,
образованные компонентами и корпусом. Можно соединить корпус с
«землей» через резистор в несколько десятков Ом мощностью 1—2 Вт.
Тогда можно будет разряжать конденсаторы на корпус, не опасаясь
повреждения как самих конденсаторов, так и отверток, которыми
обычно это делают. Самым интересным является поиск точки зазем-
ления корпуса. В 95% случаев оптимальная точка соединения нахо-
дится около входных разъемов. Поиск точки заземления корпуса про-
изводится так: к центру «звезды» или к нулевой шине питания припа-
ивается гибкий монтажный провод длиной около полуметра.
К усилителю подключаются акустические системы, и он включается в
сеть. Регулятор громкости нужно установить в положение минималь-
ного усиления. Прикасаясь к различным точкам шасси другим кон-
79
цом провода, следует найти точку, в которой фон минимален. После
этого можно просверлить отверстие и привинтить монтажный лепе-
сток, к которому можно припаять заземление.
В описываемом усилителе монтаж выполнен комбинированным
методом. Катоды выходных ламп имеют собственную цепь заземле-
ния. Остальные цепи заземлены шиной. Монтаж начинается с укладки
сетевых и накальных цепей. Провода должны быть свиты. В тех конст-
рукциях, которые затем закрываются кожухом, накальные цепи про-
водятся по верху шасси, а непосредственно около ламп они продева-
ются в подвал. Так уменьшается емкостная связь цепей накала со все-
ми остальными компонентами. В нашем случае накал мощных ламп
разведен непосредственно обмоточным проводом в трубке. Проводка
зафиксирована на поверхности несколькими каплями силиконового
герметика. После накала монтируются анодные цепи и земляные ши-
ны. И те и другие удобно проводить толстым медным одножильным
проводом диаметром около 1 мм. Высоковольтная проводка укладыва-
ется в трубку, ПВХ, кебрик или термоусадку. Земляные шины можно
делать лужеными, но можно использовать и более прогрессивную тех-
нологию. Очищенные и выпрямленные медные провода обрабатыва-
ются флюсующимся лаком. Отрезку провода придается нужная форма,
и он припаивается по месту. Теперь к этой шине можно припаивать
детали по мере необходимости. Если для шины или любой детали по-
требуется незапланированная ранее опора, от монтажной колодки от-
пиливается кусочек с нужным количеством выводов и приклеивается
к шасси либо к другим массивным компонентам. После анодных це-
пей монтируются сеточные. Конденсаторы и резисторы этих цепей
лучше держать подальше друг от друга. Если требуется пересечение, то
оно выполняется под прямым углом. Особо следует отметить приме-
нение экранированных проводов. Практика показывает, что в 90%
случаев экранировать провода не нужно, в крайнем случае использо-
вать свитые вдвое монтажные провода, один из которых затем зазем-
ляется на стороне приемника сигнала. Провод от входного разъема
также можно использовать не экранированный, а свитый.
Важные моменты
Перед первым включением необходимо отформовать электролити-
ческие конденсаторы, даже если они были новые. Формовка занимает
около суток. Для этого нужен источник питания с напряжением не-
много выше рабочего напряжения конденсаторов. Можно использо-
вать штатный трансформатор усилителя с однополупериодным вы-
прямителем на полупроводниковом диоде, фильтрующий конденса-
тор не нужен (рис. 2.24).
80
VD1-VD3
КД226Д
Рис. 2.24. Схема формовки конденсаторов
Тренируемые конденсаторы подключаются к источнику питания
через резисторы, ограничивающие ток величиной несколько милли-
ампер. Ток утечки электролитического конденсатора широкого при-
менения обьино составляет:
/[мкА] = 0,03 CU+ 40,
где U— рабочее напряжение, С — емкость, мкФ.
Эта формула дает для конденсатора на 470 мкФ, 450 В ток утечки
1= 6 мА. Поэтому в начале можно поставить резистор на 100—200 кОм,
затем по мере возрастания напряжения на конденсаторах уменьшить со-
противление до 20—50 кОм. При этом падение напряжения на резисто-
ре вследствие тока утечки должно быть таким, чтобы напряжение на
конденсаторе не превышало рабочее.
Лампы, особенно при использовании нештатных режимов, обяза-
тельно нужно тренировать. С любезного разрешения Александра Во-
робьева приведем выдержку из статьи [10]:
...Во время хранения внутри лампы происходят сложные физи-
ко-химические, но обратимые процессы. Как следствие, это приводит
к ухудшению исходных характеристик лампы.
К негативным изменениям характеристик относятся уменьшение
тока катода, увеличение дробового эффекта и теплового шума, а так-
же повышенная вероятность межэлектродного пробоя и склонность к
внезапным отказам. Весьма отрицательно на параметры лампы влияет
также и частичная потеря вакуума, которая и является основной при-
чиной всех бед.
Во многих случаях можно улучшить вакуум в лампе и сделать ее
вполне пригодной для работы путем специальной тренировки, кото-
рую принято называть «жестчением».
81
Жестчение можно производить либо в том устройстве, в котором
лампа работает, либо в специальной установке.
Рекомендуется следующий порядок тренировки ламп:
1. В течение 2-х минут плавно увеличивать напряжение накала
до номинального значения.
2. Выдержать лампу при нормальном напряжении накала (без
других питающих напряжений) 20—30 минут.
3. Включить отрицательное напряжение сетки.
4. Включить напряжение анода, не превышающее половины
номинального значения, выдержать 5—10 минут и затем повышать
его ступенями через 5—10% до номинального значения, выдерживая
на каждой ступени 5—10 минут.
При приближении к номинальному значению напряжения время
выдержки на каждой ступени следует немного увеличить (до 15—20
минут). Если при повышении напряжения в лампе произойдет разряд,
следует снизить напряжение на одну ступень, выдержать 10—15 минут
и затем снова повышать напряжение ступенями до нормального.
Для предохранения лампы от повреждений в случае пробоя в
анодную цепь при жестчении необходимо включать сопротивление в
3—5 раз больше обычного ограничительного сопротивления, включа-
емого при нормальной работе лампы. В конце тренировки, при отсут-
ствии разрядов, величину сопротивления следует уменьшить до номи-
нального значения.
При повышении напряжения во время жестчения необходимо сле-
дить за тем, чтобы мощности, рассеиваемые электродами, не превы-
шали предельно допустимых значений. Регулировку тока анода мож-
но производить изменением напряжения смещения сетки.
После того как напряжение анода доведено до номинального рабо-
чего значения и в течение 20—30 минут не было разрядов или ка-
ких-либо аномалий в работе лампы, рекомендуется увеличить напря-
жение анода на 5—10% выше номинала и выдержать 10—15 минут. По-
сле этого, при отсутствии разрядов, лампу можно включать в работу.
Тренировку можно также производить в динамическом режиме.
В этом случае лампа включается при пониженных значениях питающих
напряжений и, после выдержки в течение 6—10 минут, напряжение и
нагрузка медленно повышаются ступенями до нормальных значений.
Настройка усилителя
Эта процедура начинается с установки тока покоя выходных ламп
одного из каналов. Лампы незадействованного канала лучше не встав-
лять. Перед включением необходимо установить движки подстроеч-
82
ных резисторов R9, R10 в положение максимального сопротивления.
Лампа 6Н9С пока не нужна. В разрыв провода анодного питания
включается миллиамперметр с пределом измерения не менее 500 мА,
а вольтметр с пределом измерения 500 В подключается к точке соеди-
нения R11 и R12.
Сразу после включения усилителя в сеть через резистор ступенча-
того запуска нужно убедиться в присутствии отрицательного смеще-
ния не менее 100 вольт. После этого вольтметр можно подключить к
источнику анодного питания и убедиться, что напряжение на конден-
саторах фильтра плавно возрастает, а ток в цепи анодного питания не
превышает нескольких миллиампер. Через несколько секунд можно
подать полное напряжение сети. Анодное напряжение должно быть
повышенным.
Подключить вольтметр к сетке одной из выходных ламп. Посте-
пенно уменьшая сопротивления R9 и R10, выставить напряжения на
сетках —33 В. Эта операция требует большого терпения, т. к. после
каждого изменения положения движков изменяется потребление от
источника питания и поэтому напряжение питания тоже изменяется.
Поэтому поворачивать движки переменных резисторов нужно одно-
временно в обоих плечах и на маленький угол. Потребление всего ка-
нала усилителя должно быть около 120 мА. При анодном напряжении
более 300 В в баллонах 6ПЗС-Е появляется характерное синее свече-
ние. Это — их «визитная карточка», совершенно нормальная, безо-
пасная ситуация. По интенсивности этого свечения можно судить о
степени загруженности лампы. Если лампы в плечах светятся по-раз-
ному, то, скорее всего, у них разные параметры и режимы. Если све-
чение начинает пульсировать в такт с музыкой, это означает переход в
режим АВ или перегрузку.
Ток покоя драйвера должен составить не менее 10 мА на плечо.
Если при таком токе не удается установить напряжение смещения
—33...—34 В на сетках выходных ламп, то потребуется подбор резисто-
ра R14. Напряжение на конденсаторе С5 должно составлять около
125 В, на аноде драйверов — около 150. Ток покоя выходных ламп
можно установить 50—60 мА. После установки требуемых напряже-
ний и токов нужно выключить усилитель и через некоторое время
снова включить. После 20-минутного прогрева можно подстроить ре-
жимы. Окончательную установку режимов можно делать только после
того, как будет отрегулирован второй канал, г. к. напряжения пита-
ния могут немного уменьшиться после подключения второго канала.
Если лампы были предварительно тренированы, следующую проверку
режимов можно сделать через неделю.
8J
Несколько слов надо сказать о балансировке фазоинвертора. Ее
следует проводить как на синусоидальном сигнале, так и на прямо-
угольном. Лампу желательно подобрать с одинаковой крутизной трио-
дов в баллоне. Резистор R6 состоит из двух, параллельно соединен-
ных, с величинами, равными R2 и R4. Таким образом уравнивается
нагрузка плеч по переменному току и усиление. Изменением R3 нуж-
но добиться одинакового размаха сигнала на сетках драйвера. Напря-
жение на R5 будет иметь вид синусоиды с удвоенной частотой. На-
блюдая фронты прямоугольного сигнала, можно выровнять поведение
плеч на ВЧ. Для этого нужно подобрать конденсатор емкостью в не-
сколько десятков пикофарад параллельно R4. Конденсатор должен
быть высококачественным и не керамическим. Вообще вопрос при-
менения тех или иных пассивных компонентов довольно противоре-
чив. Бесспорным является лишь то, что они очень сильно влияют на
звук. Тип примененных компонентов указан на схеме.
Измерения
После сборки и предварительной настройки можно проверить по-
лучившиеся параметры усилителя. В силу сказанного выше, объектив-
ные параметры интересовали нас лишь в качестве индикатора правиль-
ности реализации заложенной идеи. Поэтому все измерения проводи-
лись на сокращенном комплекте оборудования. В качестве источника
сигналов использовался CD-плеер с тестовыми компакт-дисками, в
том числе, CD-R «Аудиохобби-2000» Н. Сухова. Для измерений иска-
жений использовался компьютер, оснащенный звуковой платой с уста-
новленной программой Spectralab. Сигналы наблюдались на экране
осциллографа С1-68. Напряжения и токи измерялись универсальными
приборами Mastech М-83х, а также милливольтметром В1-48.
В транзисторных усилителях максимальная мощность определяет-
ся границей клиппинга при достижении сигналом уровня источника
питания. При этом искажения сигнала резко возрастают. В обычных
ламповых усилителях искажения монотонно возрастают до момента
появления сеточных токов выходных ламп. В этот момент искажения
возрастают от единиц до десятка процентов. Ограничение сигнала по-
лучается «мягким», без изломов. Характерной особенностью усилите-
ля класса А2 является отсутствие явно выраженного клиппинга, т. к.
основными факторами, ограничивающими выходную мощность, яв-
ляются ток драйвера и, в конечном итоге, мощность источника пита-
ния. Поэтому отследить на экране осциллографа достижение уровня
максимальной мощности невозможно. В этом случае приходится по-
84
льзоваться методикой ГОСТ, определяющую максимальную мощ-
ность как мощность, при которой уровень искажений достигает 10%.
При замерах на эквиваленте нагрузки были получены:
• выходная мощность — 20 Вт;
• диапазон частот при завале на краях 3 дБ — 5 Гц—19 кГц.
Самые любопытные данные наблюдались при работе на реальную
нагрузку. Усилитель подключался к АС, на вход подавался музыкаль-
ный сигнал от CD проигрывателя. Регулятором громкости устанавли-
вался уровень, при котором обычно прослушиваются фонограммы,
так называемый «уровень комфорта». После этого к выходу усилителя
подсоединялся вход звуковой платы (через резистивный делитель
1:10), a CD заменялся на CD-R с тестовыми сигналами.
АЧХ системы
На рис. 2.25 приведен фрагмент АЧХ, цена деления шкалы 10 дБ.
Такое неожиданное, по сравнению с резистивной нагрузкой, поведе-
ние системы становится понятным, если вспомнить о модуле входно-
го сопротивления трехполосной АС. На слух подъем АЧХ в области
3—4 кГц отсутствует. Для проверки было проведено измерение АЧХ
транзисторного усилителя со сходным тональным балансом. За счет
более низкого выходного сопротивления неравномерность в этой об-
ласти составила 0,5 дБ, главным образом около частоты 1,5 кГц. Ха-
рактер тембра верхней середины звукового диапазона передавался
идентично ламповому.
Рис. 2.25. Фрагмент АЧХ в процессе измерения параметров усилителя
На рис. 2.26 приведена спектрограмма собственного шума звуко-
вой платы. На частоте 3200 и 50 Гц имеются помехи от блока питания
компьютера. Вследствие малой разрешающей способности анализато-
ра (Fs/1024 = 200 Гц) помеха с частотой 50 Гц выглядит как подъем в
НЧ-области.
85
Частота, Гц
Рис. 2.26. Собственный шум звуковой платы
Рис. 2,28. Спектрограмма сигнала с частотой 3 кГц
86
Коэффициент нелинейных искажений измерялся на частотах
1 кГц и 3 кГц (рис. 2.27 и рис. 2.28).
Как видим, искажения усилителя на малой мощности представле-
ны исключительно второй гармоникой, это явный признак несбалан-
сированности фазоинвертора. Третья гармоника маскируется в пер-
вом случае помехой прибора, во втором- шумами. Измеренный КНИ
составляет 0,09% на частоте 1 кГц и 0,08% на частоте 3 кГц. Это вели-
чины, достойные аппаратуры очень высокого класса.
Частота, Гц
Рис. 2.29. Спектрограмма сигнала интермодуляции
Несколько хуже обстоят дела с интермодуляционными искажения-
ми (рис. 2.29). При подаче на вход частот 10 и 11 кГц одинаковой ам-
плитуды разностный тон 1 кГц имеет уровень —50 дБ или 0,3%. Наи-
более вероятная причина — повышенная асимметрия плеч фазоин-
вертора на ВЧ, т. к. в исследуемом усилителе отсутствовал
конденсатор в аноде VI. 1.
Слуховая экспертиза
Достоинства и недостатки прототипа описываемого усилителя
были описаны в начале статьи. Прослушивание подтвердило высо-
кий качественный потенциал усилителя. Несмотря на очень скром-
ную комплектацию, он полностью оправдал все затраченные на не-
го усилия. Из особенностей звучания отметим мягкий, не агрессив-
ный верх, при сохранении достаточно высокой детальности.
Передача басов — сочная, но не гулкая, как можно было ожидать
от усилителя с высоким выходным сопротивлением, скорее всего,
усилитель будет чувствителен к смене АС. Лучше всего передается
87
середина звукового диапазона. Характер звучания заметно изменя-
ется при замене ламп и пассивных компонентов. Наилучшими ока-
зались МЭЛЗовские 6Н8С и 6Н9С 52—53 годов выпуска с металли-
ческими цоколями.
Заключение
Между строк этой статьи осталось многое. Подбор «звучащих»
компонентов, бесконечные компромиссы между желанием получить
достойный звук и кошельком, аудиофильские байки, сомнения, вера
в маленькое чудо (...а вдруг зазвучит!), горы справочников, статей,
распечаток и счета за Интернет. Многие проходят этой дорогой, делая
свои собственные открытия. Этой разработкой была пройдена лишь
ступень на пути к совершенству, одна из множества вероятных. Автор
надеется, что читателям окажется полезной приведенная информа-
ция, как собранная по крупицам из различных источников, так и по-
лученная собственными экспериментами и умозаключениями.
С обобщением опыта отечественных и зарубежных любите-
лей-конструкторов можно ознакомиться в нижеприведенных вопро-
сах и ответах, которые были подготовлены автором совместно с Вик-
тором Коваленко, г. Москва.
Этот обзор составлен после обсуждения в эхо-конференции
su.hardw.audio сети FIDONet различных вопросов конструирования Hi-Fi
аудио и также на основе обмена информацией в личной переписке. При-
носим благодарность всем, кто в течение полутора лет помогал нам в
этой работе.
Приношу свою благодарность всем друзьям и коллегам за помощь
в этой работе: В. Ульянову (г. Москва), К. Боброву (г. Екатеринбург),
К. Наседкину (г. Новосибирск). Особую признательность выражаю
О. Масленникову (г. Казань), выполнившему большую часть монтаж-
ных работ, подбор компонентов, настройку и гармонизацию описан-
ного усилителя.
Часто задаваемые вопросы
QO. Почему нужно обязательно прочитать Q1 и А1?
Q1. Как использовать список?
Q2. Конденсаторы в сигнальные цепи.
Q3. Конденсаторы в другие цепи (питания и пр.).
Q4. Какие конденсаторы нельзя применять совсем?
88
Q5. Есть ли разница между резисторами?
Q6. Влияют ли на звук провода?
Q7. Какие использовать регулировочные элементы?
Q8. Где получить дополнительную информацию по теме ?
Q0. Почему нужно обязательно прочитать Q1 и А1?
АО. Потому, что информация, приведенная в остальных пунктах,
не является неоспоримой истиной, а предназначена, в основном, для
сокращения путей поиска конструктора-самоделыцика. Обзор пред-
ставляет собой лишь попытку сформулировать и изложить в сжатой
форме практический опыт профессионалов и любителей, многие из
которых посвятили конструированию звуковоспроизводящей аппара-
туры долгие годы.
Q1. Как использовать этот материал?
А1. Чтобы список оказался полезным, следует иметь в виду, что:
• модели слухового восприятия человека до сих пор не существу-
ет, это очень субъективный процесс, и не удивительно, что су-
ществуют порой прямо противоположные мнения о том, каким
должен быть звук.
• единственным критерием, позволяющим сделать вывод о прави-
льности применения того или иного компонента в данной конк-
ретной конструкции, является контрольное прослушивание в те-
чение достаточно длительного времени, достаточного для адап-
тации слуха.
• звуковые конструкции требуют повышенного внимания к свой-
ствам пассивных элементов (конденсаторам, резисторам, ин-
дуктивностям, монтажным и коммутирующим элементам).
Каждый из них, кроме очевидных параметров, связанных с не-
посредственной функцией элемента, имеет особенности, обу-
словленные физико-химическими свойствами примененных
материалов, а также используемыми физическими эффектами.
Эти особенности приводят к изменениям исходного сигнала и
должны быть обязательно учтены при конструировании техни-
ки высокой верности.
• следует отдавать себе отчет в том, что должна существовать не-
которая разумность с точки зрения затрат на конструкцию. Со-
вершенно ясно, что заботиться о хороших конденсаторах в уси-
лителе мощности для компьютерной звуковой карты на одной
из микросхем TDA нужно явно не всегда, а Делать селектор вхо-
дов к мегафону на реле с золотыми контактами — пустая трата
времени и денег. Подавляющее большинство конструкций не-
89
возможно объективно улучшить применением сетевого шнура из
серебра, но тем не менее, неудачно выбранный резистор может
погубить проверенное схемотехническое решение.
• вопросы монтажа и взаимного расположения компонентов
обычно являются существенно более важными, чем содержание
драгметаллов в обкладке конденсатора или количество девяток
после запятой в составе медного провода.
• предметом данного обзора не является рассмотрение схемотех-
нических решений, позволяющих минимизировать влияние на
сигнал пассивных компонентов. Тем не менее, нельзя не учиты-
вать область применения: скажем, ламповая и полупроводнико-
вая техника (условия работы компонентов совершенно разные),
наличие/отсутствие экстремальных токов или напряжений и то-
му подобных оговорок, без которых невозможно построить на-
дежное и качественное устройство.
• общая концепция домашнего Hand-Made аудио может быть
сформулирована примерно так: отказ от сервисных функций и
стремление к минималистским схемным решениям в цепях про-
хождения сигнала в пользу внесения минимальных искажений
(разного рода). К счастью, в этом случае конструктор находится
в более выигрышном положении в том смысле, что перед ним
не стоит задача обеспечения высокой повторяемости устройства
при массовом производстве, а также он избавлен от необходи-
мости создавать «примочки», имеющие в основном маркетинго-
вые цели. При таком подходе можно сосредоточиться на тщате-
льном подборе деталей, причем как пассивных, так и активных,
не только по типу, но и по конкретному образцу.
02. Конденсаторы в сигнальные цепи.
А2. Следует по возможности вообще избегать конденсаторов в сиг-
нальных цепях.
В настоящий момент принято считать, что наиболее приятное зву-
чание в ламповых конструкциях создают конденсаторы с бумаж-
но-масляным диэлектриком (paper in oil).
Лучший из отечественных К40-У*, можно также (в порядке убы-
вания качества) МБГВ, МБГЧ, МБГО (собственно начинку обязате-
льно аккуратно извлечь из стального корпуса, удалить излишки мас-
ла, при необходимости откорректировать емкость путем перемотки и
надежно закрепить, для чего с успехом применяются термоусадоч-
ные трубки, при усадке которых важно не допустить перегрева со-
держимого). Немного хуже МБМ, БМ-2, самый худший тип — бу-
мажный без масла К42-’1’.
90
Из импортных очень хороши изделия фирмы Jensen, считающиеся
аудиофильскими.
Такие конденсаторы несколько хуже работают при малых поляри-
зующих напряжениях, поэтому в транзисторных схемах желательно
сравнить их звучание с «пленочными», которые могут показать луч-
шие результаты. Очень хорошо бумажно-масляные конденсаторы
подходят для кроссоверов акустических систем.
Качество «пленочных» (Film) конденсаторов (с органическим диэ-
лектриком) напрямую зависит от материала диэлектрика, распростра-
нены следующие типы (в порядке убывания предпочтения):
Полистирольные
Полипропиленовые
Фторопластовые
Поликарбонатные
К70-*, К71-*
К78-*
ФТ, ФЧ, К72-:
К77-*
Polystyrene
Polypropylene МКР
Polycarbonate МКС
Из импортных следует рекомендовать аудиофильские фирмы
MultiCap. Кроме них отличается высоким качеством продукция So-
len, Rifa/Evox, Wima, Philips, S+M и других фирм. Материал диэлек-
трика и другие характеристики следует уточнить по документации
производителя.
На звучание оказывает влияние также конструкция конденсатора.
Обычно фольговые звучат лучше металлизированных, хотя и имеют
большие габариты.
Не вызывает возражений применение слюдяных конденсаторов,
особенно с серебряными обкладками (Mica, Silver mica) — КСО с ин-
дексом «Г», СГМ, ССГ, К31-* В случае необходимости применения
малых номиналов, слюда порой остается единственным выходом.
В самом крайнем случае, если нужна емкость в 10—1000 пикофа-
рад, можно попробовать применить керамику с малым ТКЕ, до
М150/П100 бывает, что используемый диэлектрик не обладает чудо-
вищно выраженными пьезо- и сегнето-диэлектрическими эффектами,
приводящими самое малое к множественным паразитным обратным
связям (см. зависимость электрической индукции в материале диэ-
лектрика от электрического поля ). Лучше, однако, все же подумать о
слюдяных, серия отечественных К31-* вполне доступна.
Электролитические конденсаторы особенно плохо работают с ма-
лыми сигналами (требуется выраженная поляризация постоянным на-
пряжением, близким к номинальному), поэтому совершенно нельзя
их применять в сигнальных цепях полупроводниковых схем, и если
уж нельзя избежать применения, то надо выбирать напряжение поля-
ризации минимум в несколько раз (лучше в 10) больше, чем максима-
льно возможное амплитудное значение полезного сигнала. Ставить в
91
слабосигнальные цепи по возможности самые лучшие специализиро-
ванные конденсаторы, убедившись по документации в именно таком
предназначении той или иной серии, например легендарные Black
Gate (серий К, FK, хуже С, если требуются неполярные, то NX, N,
NH) или ELNA (серий cerafine ROA, silmic ROS, или хуже starget
ROD), наиболее популярные в промышленной аппаратуре высокого
класса. Изделия audiograde разрабатываются также и многими други-
ми авторитетными компаниями, серьезно инвестирующими в науку и
технологии — Sanyo, Marconi, Philips (021, 041), Siemens и другими:
Можно попробовать комбинировать конденсаторы различных ти-
пов, включая их параллельно, таким образом можно подобрать подхо-
дящие оттенки звучания, однако практика шунтирования оксидного
конденсатора пленочным или масляным, является не очень хорошей.
Q3. Конденсаторы в прочие цепи.
АЗ. На самом деле, если мысленно замкнуть цепь питания в один
контур с нагрузкой и усилительными каскадами, окажется, что источ-
ник питания также является сигнальной цепью, отсюда высокие тре-
бования к конденсаторам сохраняются. Особенностью таких схем яв-
ляется необходимость присутствия конденсаторов большой емкости и
рассчитанных на сильные токи, а также обладающих малым импедан-
сом (ECR). Такие конденсаторы как правило электролитические и
протекающие в них процессы ионные, что сильно сказывается на ка-
честве звучания. Однозначно можно сказать, что традиционные алю-
миниевые электролитические конденсаторы (К50-24, К50-35) намно-
го более предпочтительны, чем убивающие звучание танталовые К.52,
оксидно-полупроводниковые К53 и объемно-пористые.
Как уже говорилось, некоторые фирмы специально проектируют
некоторые группы своих изделий для применения в аудио, или даже
специализируются на этом, поэтому лучше по возможности приме-
нять именно такие спецальные конденсаторы в источники питания
звуковой аппаратуры. Наиболее известны Black Gate (Standart, WKZ,
WK), ELNA (LPO-I, LPO-II), LCR, Sprague и другие. Из старой аппа-
ратуры можно иногда извлечь оксидники весьма хорошего качества,
например FRAKO и RDE, которые сейчас не выпускаются, следует
лишь учесть их возможное старение и, если удастся, «потренировать».
Что касается емкостей малых номиналов (помехоподавляющие и
другие сервисные цепи, через которые сигнал как таковой не прохо-
дит), то здесь допускается применять полиэтилентерефталатные (лав-
сановые К73, polyester, mylar, за рубежом маркируются как МКТ)
конденсаторы, обладающие хорошей надежностью и стабильностью
параметров, но портящих звук, а также конденсаторы комбинирован-
ного типа (К75, К76).
92
Q4. Какие конденсаторы нельзя применять совсем?
А4. Все типы керамических конденсаторов К10, КМ4/5/6, КТК,
КЛС, КД и пр (за исключением рассмотренного выше случая). Все
типы танталовых (К52), оксидно-полупроводниковых (К53), объем-
но-пористых. Любые ионисторы.
Q5. Есть ли разница между резисторами?
А5. Есть. По поводу резисторов продолжаются споры, некоторые
считают, что металлооксидные и металлодиэлектрические резисторы
(МЛТ, С2-*) делают звук сухим и вообще обогащают сигнал неприят-
ными искажениями, а также обладают меньшей перегрузочной спо-
собностью, другие обвиняют углеродистые (С 1-4, ВС) в высоком
уровне шумов, детектирующем эффекте и низкой точности изготовле-
ния. В ламповых схемах предпочтительнее углеродистые или отечест-
венные МРХ, в транзисторных возможны металлооксидные и метал-
лодиэлектрические. Наилучшйм вариантом, вероятно, является при-
менение танталовых резисторов, если аппаратура действительно
позволяет слышать разницу.
Необходимо учитывать, что резисторы некоторых типов имеют за-
висимость сопротивления от приложенного напряжения и частоты.
Общее правило использовать резисторы с большим запасом по допус-
тимой мощности, большие габариты благотворно сказываются на зву-
ковых качествах.
Качество резисторов у большинства крупных производителей при-
мерно одинаково, хотя есть и элитные резисторы, например Vishay,
Caddock и другие стоимостью $6 за штуку. Из танталовых многие
предпочитают AudioNote.
Q6. Влияют ли на звук провода?
А6. Несомненно, влияют. Однако влияние материала проводника
и/или его изоляции существенно меньше, чем, например, его мон-
тажное расположение. Кроме этого, существуют схемотехнические
решения, позволяющие минимизировать влияние проводов, напри-
мер согласование импедансов, применение балансных входов/выхо-
дов в межблочных соединениях, устройства компенсации сопротивле-
ния проводов и прочие, хотя многие сторонники бескомпромиссных
решений относятся к этому скептически.
Только личный опыт может позволить решить вопрос влияния
проводов на звук.
Лучшим материалом проводника являются серебро и бескислород-
ная медь (OFC) высокой очистки. Нужно помнить, что лужение и се-
ребрение меди часто ухудшает звучание (к силовым цепям это ощути-
мо не относится). Часто встречаются положительные oi мвы о з.-уко-
93
вых свойствах константановых проводов. В особенных случаях имеет
значение профиль проводника. Изоляция также крайне важна, хоро-
шая изоляция часто многослойная, материалы — фторопласт и поли-
этилен, лучше сплошные, лак и лакоткань. ПВХ и резина намного ху-
же. В большинстве конструкций монтаж проводами ПЭВ-2 вполне
оправдан. При монтаже следует стремиться уменьшить количество па-
ек, поэтому очень многие, даже транзисторные схемы собираются на-
весным способом, когда выводы деталей припаяны (еще лучше прива-
рены) непосредственно друг к другу. Припой не должен содержать ак-
тивных флюсов, примерный состав — 96% олова, 4% серебра.
Разъемы также остаются критичным элементом конструкции.
Во-первых, нужно снизить их число в тракте до минимума. Во-вто-
рых, лучшим материалом для них остается медь, только в данном слу-
чае покрытие золотом или другим слабо окисляемым металлом необ-
ходимо в большинстве случаев. В настоящий момент большинство
конструкторов отказалось от использования пятиштырьковых разъе-
мов DIN и их советских аналогов. Наиболее распространенны в зву-
ковой технике RCA и XLR, хотя если не стоит задача совместимости с
чужим оборудованием, вполне можно поэкспериментировать с отече-
ственными разъемами РС4(А)ТВ, РС10(А)ТВ и массой других, разра-
ботанных для военных и прочих нужд.
Q7. Какие использовать регулировочные элементы?
А7. Переменные резисторы в большинстве случаев несколько хуже
их эквивалента на хорошем герметичном многопозиционном механи-
ческом переключателе с контактами, покрытыми родием, и набора
аудиофильских постоянных резисторов, приваренных к его выводам.
Однако ни опытные самоделыцики, ни солидные и уважаемые фир-
мы, не избегают ставить в свои устройства потенциометры фирм
ALPS, TKD, Noble, иногда моторизованные, во всяком случае, их ка-
чество будет превосходить механический переключатель, изготовлен-
ный с компромиссами.
Следует помнить, что в отличие от советских стандартов, за рубе-
жом предназначенные для регуляторов громкости (с обратной лога-
рифмической зависимостью) потенциометры очень часто, хотя и не
всегда, маркируются как группа «А».
Что касается подстроечных резисторов, то это могут быть любые,
допускающие плавную и точную подстройку сопротивления, так как в
любом случае после регулировки следует установить постоянные ре-
зисторы подобранного номинала (исключением является техника для
магнитной записи). Если регулировка осуществляется на слух, то сле-
94
дует сразу применять постоянные резисторы того типа, который будет
задействован в готовой конструкции.
Из конкретных марок встречаются рекомендации отечественных
СПЗ-19а/б. Очень качественные подстроечные резисторы выпускает
Bourns.
Q8. Где получить дополнительную информацию по теме?
А8. На WWW сайтах компаний-производителей. Достаточно пол-
ный их список находится на http://www.electronet.com
С зарубежным практическим опытом можно ознакомиться в архи-
ве форума по аудио http://www.audioasylum.com/audio/tweaks/bbs.html
А также в архивах соответствующих групп сети Usenet.
Программа расчета трансформаторов для однотактных выходных ка-
скадов на лампах
Пример программы на С, написанной и любезно предоставленной
В. Дмитриевым:
/* Использована методика Е. Васильченко (http://charmel.chat.ru),
опубликованная в журнале РХ 2000 NN3-5
7
ttinclude <stdio.h>
«include <math.h>
«define STEPS 10
const float pi = 3.14; /* константа пи */
/* входные данные */
/* параметров выходного каскада */
float пи = 0.85; /* КПД трансформатора */
float Ri= 1000; /* Внутреннее сопротивление лампы, Ом */
float Ra = 3500; /* сопротивление нагрузки в аноде, Ом */
float rl = 250; /* активное сопротивление первичной обмотки — при-
ближенно, Ом */
/* точнее rl=(l-Knd)*Ra */
float 10 = 0.072; /* ток покоя каскада, А */
float Rn ~ 4;/* сопротивление нагрузки, Ом */
float F low = 35; /* частота среза снизу, Гц */
float А= 0.4; /* коэффициент распределения между обмотками */
«define LEVEL -3 /* уровень среза по частоте: -1 или ?3 */
/* размеры сердечника трансформатора, см */
float а = 2.5; /* ширина средней части пластин Ш*/
05
float с = 2.5; /* ширина окна */
float h = 6.25; /* высота окна */
float b — 4.0; /* толщина набора */
float lc = 21.3; /* средняя длина магнитной силовой линии, см */
float lo; /*расчетная средняя длина витка */
/* если сталь горячекатная надо определить HOT_STEEL */
/* ttdeflne HOTSTEEL */
float Ks = 0.9; /* Коэффициент заполнения сердечника железом */
float Kok = 0.3;/* Коэффициент заполнения окна медью */
/* выходные данные */
/* условия применимости данного железа есть выполнение соотноше-
ния tau el <= lau konstr */
float tau el; /* электрическая постоянная времени транса */
float taukonstr;
int Nl; /* число витков первичной обмотки */
int N2; /* число витков вторичной обмотки */
float dl, d2; /* диаметры проводов соответственно первичной и вто-
ричной обмоток, мм */
float delta; /* зазор в сердечнике */
void print_data();
void main ()
{
int i;
float Sc = a * b * Ks; /* площадь сечения керна сердечника, см2 */
float So — с * h; /* площадь сечения окна сердечника, см2 */
float п2; /* квадрат коэффициента трансформации */
float awO; /* степень подмагничивания */
float г2; /* активное сопротивление вторичной обмотки */
/* эквивалентное сопротивление выходного каскада на трансе */
float R_equiv — (Ra + rl) *(Ra — rl) / (Ra + Ri);
float LI;/* требуемая индуктивность пере, обмотки */
/* mu — магнитная проницаемость сердечника с подмагничиваем,
выполненного с зазором,
для начального рассчета принимаем за 250 — в далыиейшем
будет корректироваться
*/
int ти = 250;
1о — 2 * (а + Ь) + 2.9 * с; /* расчетная средняя длина витка */
96
print_data();
LI = Requiv / (2*pi * F_low);
#if LEVEL == -1
LI *= 2;
Hendif
printf («\п\пНачало часчета\п»);
print/(--AnРасчетная индуктивность первичной обмотки%.2/Гн \п»,
L1);
for(i = О; i < STEPS; i++) {
float mu_new;
N1 = sqrt(7.97e7* LI *lc/(mu *Sc));
awO = Nl *10/1с;
printf(«STEP%d: N1 ~%d, awO =%.!/ mu =%d \n», 1+1, Nl, awO,
mu);
it ifdef HOT_STEEL /* горячекатная сталь */
munew = 2000.0/(aw0+5) + 70 + 0.5;
Helse
munew — 1600.0/(aw0+3) + 120 + 0.5;
ttendif
if ((int)mu new == mu) {
printf(«Алгоритм сошелся\п\п»);
break;
}
mu = munew;
}
/*расчетная проверка применимости данного железа*/
tau el = LI / rl;
printf(«tau_el =%.3f\n», tau_el);
tau_konstr = 0.00718 * mu * Sc * So * Kok / (lo * lc);
printf(«tau_konstr =%.3f\m>, tau konstr);
if(tau_konstr >= tau el) {
printf(«железо подходит\п»);
97
} else {
ргт!/(«железо маловато\п»);
return;
}
/* коэффициент трансформации */
п2 = Rn / (Ra * пи);
/* активное сопротивление вторичной обмотки */
r2 = rl * п2*(1.0 - А) / А;
printf(«rl =%.2f Ом, r2 —%o.2f Ом \п», rl, г2);
N2 = sqrt(n2) * N1;
printf(«N2 =%d\n», N2);
/* расчитываем диаметры проводов */
dl = sqrt(2.23e-4 * lo * N1 / rl);
d2 = sqrt(2.23e-4 * lo * N2 / r2);
printf(«Диаметры проводов: dl =%.2f мм, d2 =%.2f мм \п», dl, d2);
delta = 9. Oe-4 * N1 *10;
printf(«3a3op при сборке сердечника%.2/ тт\п», delta);
/* рассчитываем заполнение окна */
Kok = (dl*dl / 4 * pi *N1 + d2*d2 / 4 * pi * N2) * le-2 / So;
printf(«Коэффициент заполнения окна медыо%.2( \п», Kok);
}
/* Вывод входных данных */
void
print_data()
{
рпШ/(«Исходные данные:\п»);
printf(«\nПараметры выходного каскада\п»);
рппф(«Внутреннее сопротивление источника сигнала (лампы)%б
Ом\п», (int)Ri);
ргт!/(«Сопротивление нагрузки в auode%d Ом\п», (int)Ra);
printf(«ToK покоя каскада%.3/А \п», 10);
рпп1/(«Сопротивление нагрузки трансформатора%.1/ Ом\п», Rn);
printf(«AKmuenoe сопротивление первичной обмотки%б Ом\п»,
(int)rl);
printf(«Коэффициент распределения активного сопртивления между
первичной и вторичной обмотками%.2)\п», А);
printff«Частота среза снизу по уровню%й dB%d Гц\п», LEVEL,
(int)F_low);
98
printf(«'\n Параметры сердечника трансформатора:\п»);
#ifdef HOT STEEL /* горячекатная сталь */
printf(«Сталь горячекатная \п»);
#else
printff "Сталь холоднокатная \п»);
#endif
printf(«Сердечник UI%d, толщина Ha6opa%d мм \п», (int)(a*10),
(int)(b*10));
printf(«IIIupuHa и высота окна соответственно%д u%.lf мм\п»,
(int)(c*10), h*10);
printf(« Средняя длина магнитной силовой линии %. If см\п», 1с);
рпгИ/С'Средняя длина витка%.1/см\п», 1о);
}
Список литературы
1. Mikolaiczyk Р. UNIVERSAL Vade-Mecum. Panstwowe Wydawn-
nictwa Techniczne, Warszawa, I960.
2. Г. В. Войшвилло. Усилители низкой частоты на электрон-
ных лампах. — Связьиздат, 2-е изд. 1963 г.
3. Radiotron Designer’s Handbook, ed. F.Langford-Smith., Wireless
Press., 4-th Edition.,1960.
4. E. Васильченко. Трансформаторы силовые и звуковые. Ра-
диохобби, № 3-5 2000 г. http://class-a.da.ru
5. Норман Кроухерст. Триод против пентода: что выбрать. «Ве-
стник А.Р.А», № 2, 1997.
6. Трошкин Н. Триод из подручных материалов.Класс А, ок-
тябрь 1997 г
7. Lynn Olson, Matt Kamna. Голос машины: гармоники, стоя-
щие за цифрой искажений. «Вестник А.Р.А.», №6.
8. В. Костин. Психоакустические критерии качества звучания
и выбор параметров УМЗЧ. — Радио, № 12, 1987, с 40-43.
9. А. Лихницкий. Сделай сам Супер-Прибой. — Аудио Мага-
зин, № 1(6), 1996, с. 53-55
10. А. Воробьев. Новая жизнь старых радиоламп. — Схемотехни-
ка, № 1, 2001 г., стр. 46-47.
11. В. И. Карлащук Электронная лаборатория на IBM PC. Про-
грамма Electronics Workbench и ее применение. — «Солон-Р», 1999.
99
2.2. Ламповый усилитель мощности для систем
высококачественного звуковоспроизведения
В. Калишев, В. Одинцов (г. Москва)
(cnta@asvt.ru)
В статье описана принципиальная схема и конструкция двухканаль-
ного лампового усилителя класса Hi-End с номинальной выходной мощно-
стью 2x6 Вт. Выход каждого канала выполнен по двухтактной схеме
на лампах 6П6С. Усилитель может использоваться в системах высоко-
качественного звуковоспроизведения, а также в системах домашнего
театра в качестве усилителя фронтальных каналов.
«Единственно правильный» звук ищут целые армии энтузиастов.
И предметом их завоеваний становятся такие «страны», как усилите-
ли, акустика, кабели, с их различными провинциями в виде транс-
форматоров, транзисторов, радиоламп, конденсаторов, которые дол-
жны ужиться в рамках жестких границ, задаваемых корпусом.
Что же является столицей этого государства? Одни считают, что
основа всего — это хороший выходной трансформатор, другие ищут
идеальный конденсатор или изобретают схемы совсем без конденса-
торов, забывая, что таких схем не бывает.
Сейчас мы слышим возмущенные голоса читателей, говорящих,
что мы не читаем ни журналов, ни газет, а тем более серьезных книг.
И очень уверенно скажут — есть великое множество схем, в которых
отсутствуют переходные конденсаторы — и будут по-своему правы.
Действительно, и мы знаем такие схемы, и не только знаем, но и при-
меняем их. Сказать же, что можно построить схему без переходных
конденсаторов, нам мешают умные книги, а точнее, эквивалентные
схемы реальных каскадов. Эти схемы говорят, что в цепи прохожде-
ния сигнала конденсаторы все-таки есть! И один из них находится в
блоке питания.
Может быть, именно здесь и находится столица нашего государст-
ва? И снова поиски — кенотрон или диодный мост, Ш-образный или
тороидальный трансформатор, ставить или не ставить дроссель, элек-
тролитические или бумагомасляные конденсаторы?
Если бы на эти вопросы был однозначный ответ и возможно было
бы создать универсальную схему, то сегодня мы имели бы в продаже
одну модель усилителя на все случаи жизни, но, увы, это задача со
многими неизвестными и простых решений не имеет.
Е1емного истории о том, как появился предлагаемый усилитель.
В предыдущем сборнике (Конструкции и схемы для прочтения с пая-
700
льником — Том 2) мы предложили вашему вниманию фон-корректор
со встроенным усилителем для наушников на лампах 6П6С. Хотя вы-
ходная мощность усилителя была всего 2 Вт, его демонстрация на вы-
ставке «Российский Hi-End-2001» была встречена с большим интере-
сом. Усилитель был представлен в зале прослушивания с отечествен-
ными рупорными акустическими системами «Maestro Cantabile» на
основе динамиков ACR (Fostex) FE103S. Результаты прослушивания
компетентной аудиторией выставки позволили нам принять решение
о создании малогабаритного усилителя с двухтактным выходом на
лампах 6П6С.
После шести месяцев работы появился образец усилителя, а чуть
позже у усилителя появилось имя — «AURUM tango» и сертификат
государственной регистрации. Со всеми регалиями усилитель прибыл
на выставку «Российский Hi-End-2002», и, надо отдать должное этому
малышу, после того как он отыграл в зале прослушивания, к нам под-
ходили посетители выставки и отмечали необычайную музыкальность
этой модели.
Усилитель «AURUM tango» выполнен по двухтактной схеме в
классе А с кенотронным выпрямителем и имеет следующие техниче-
ские характеристики:
Число каналов 2
Номинальная выходная мощность 2 х 6 Вт
Частотный диапазон 20 Гц — 50 кГц
Чувствительность 1 В
Габаритные размеры 210 х 400 х 150 мм
Масса 15 кг
В основу концепции построения усилителя положены следующие
предпосылки:
• в минимальных габаритах обеспечить выходную мощность
4...6 Вт;
• получить звучание усилителя по возможности близкое к одно-
тактному;
• обеспечить максимально короткий звуковой тракт.
Общий облик и схема усилителя во многом были определены
базовой конструкцией шасси. Мы хотели при заданных конструк-
тивных ограничениях предоставить усилителю по возможности бо-
лее мощный источник питания и солидные выходные трансформа-
торы. В результате родилась следующая функциональная схема уси-
лителя (рис. 2.30).
101
Рис. 2.30. Функциональная схема усилителя
7 — входной усилитель-драйвер; 2 -- выходной двухтактный каскад;
3 — выходной трансформатор; 4 — кенотронный выпрямитель и фильтр;
5 — силовой трансформатор
Теперь можно перейти к принципиальной схеме. Начнем с выход-
ного каскада. Изначально мы приняли решение, что в качестве вы-
ходных ламп будут работать лучевые тетроды 6П6С. Почему они?
Можно ответить — просто они красивые. К тому же это одна из заме-
чательных ламп, предназначенных для усиления звука.
Вопреки сложившейся практике мы приняли решение, что выход-
ные лампы будут работать в тетродном режиме, хотя обычно для вы-
сококачественного звука используются триоды. Но нам хотелось
услышать именно тетрод 6П6С, а не делать из него триод а ля 6П6С.
Проанализировав возможные схемотехнические решения, мы остано-
вились на следующей схеме вы-
ходного каскада (рис. 2.31).
Ну вот, удивили, скажете
вы — обычная схема ультрали-
нейного двухтактного каскада, к
тому же умные авторы, видимо,
забыли, что на двухтактный кас-
кад положено подавать парафаз-
ный сигнал, так долго писали, а
первую же схему привели с гру-
бейшими ошибками!
Уважаемые читатели, бойцы
доблестной армии ценителей зву-
ка, не спешите втаптывать нас в
грязь. Давайте вернемся к началу
Рис. 2.31. Схема выходного каскада
102
статьи и вспомним, какую задачу мы ставили перед собой — мы хоте-
ли получить звучание, близкое к звучанию однотактного триодного
каскада. Поэтому давайте еще раз внимательно посмотрим на эту схе-
му, а не напоминает ли она нам схему однотактного усилителя с ком-
пенсацией тока подмагничивания выходного трансформатора?
В данной схеме лампу Л1 можно рассматривать как ведущую, а
лампу Л2 как ведомую. Причем лампа Л2 выполняет две функции,
во-первых, компенсирует ток подмагничивания, создаваемый анод-
ным током лампы Л1, и, во-вторых, играет роль динамической на-
грузки, величина которой зависит от переменного напряжения между
управляющей сеткой и катодом. Экранирующие сетки обеих ламп
подключены к отводам первичной обмотки трансформатора, что ха-
рактерно для двухтактного ультралинейного каскада.
Уважаемый читатель скажет, что в хорошей схеме не должно быть
обратных связей. На это возражение можно ответить так — а давайте
мысленно подключим вывод экранирующей сетки к аноду, т. е. нач-
нем увеличивать глубину обратной связи — и получим триодную схе-
му без обратной связи. Вообще говоря, схем без обратных связей не
существует, весь вопрос в глубине обратной связи и в том, какие цепи
усилителя эта обратная связь охватывает.
Корректирующие цепочки R3, СЗ и R4, С4 служат для стабилиза-
ции сопротивления нагрузки и являются типовыми для любого каска-
да на тетроде или пентоде.
Теперь можно переходить к рассмотрению входного каскада. После
того как мы обсудили идеологию построения выходного каскада, ста-
новится ясно, почему мы назвали входной каскад усилителем-драйве-
ром. Принципиальная схема входного каскада приведена на рис. 2.32.
Как следует из представленной
схемы, входной усилитель представ-
ляет собой известную схему после-
довательного двухтактного каскада.
Резисторы R3, R4 задают рабочие
точки лампы, назначение остальных
элементов объяснять не надо.
Несколько слов о том, почему,
собственно, выбран такой каскад?
Данный каскад достаточно просто
обеспечивает согласование источни-
ка сигнала с выходным каскадом,
его характеристики мало меняются в
Рис. 2.32. Принципиальная схема
входного каскада
процессе эксплуатации, и режим его
работы не критичен к смене ламп.
ЮЗ
Теперь нам осталось рассмотреть систему питания усилителя
(рис. 2.33).
Из приведенной схемы видно, что в блоке питания применен
трансформатор, содержащий сетевую обмотку I, экранирующую,
анодную II и накальные III — VI обмотки. Блок содержит два канала
двухполупериодного выпрямления на кенотронах и два многозвенных
RC-фильтра, создающих напряжения питания соответственно для ле-
вого и правого каналов. Резисторы R5, R6 обеспечивают разряд кон-
денсаторов фильтра после выключения блока питания.
Хотим обратить внимание на то, что цепи накала кенотронов за-
питываются от отдельных обмоток, а все накальные обмотки имеют
среднюю точку, что позволяет существенно снизить соотношение
сигнал/фон усилителя в целом.
Рассмотрев основные функциональные узлы, можем перейти к
полной принципиальной схеме усилителя (рис. 2.34).
Приведенная схема в основном соответствует схеме усилителя
AURUM tango, выпускаемого предприятием «Центр новых техноло-
гий «Оптрон». Усилитель содержит два канала усиления, общий блок
питания, два индикатора уровня на лампах 6Е1П, а также раздельные
регуляторы уровня.
В каналах усиления применены следующие основные компоненты.
Резисторы: R9 - ВС 220 кОм; RIO, R13 - С2-29В (ОМЛТ)
1,5 кОм; Rl - С2-29В (ОМЛТ) 39 кОм; R7, R14 - ВС 100 кОм;
R17 - С2-29В (ОМЛТ) 10 кОм; R8 - С2-29В (ОМЛТ) 240 Ом; R6 -
РП1-47 47 кОм или любой другой, обеспечивающий плавную регули-
ровку и малые собственные шумы.
104
Рис. 2.34. Принципиальная схема усилителя
С20 220мк
Н)5
Конденсаторы: С5, С8 — К42-22М (МБГО, МБГЧ); С6 — К50-35
150 мкФ х 400 В; С9 - К31-11 (К78 -2) 3300 пФ; СЮ - К50-35
220 мкФ х 400 В.
Лампы: входная лампа типа 6Н8С особых комментариев не требу-
ет. Вместо нее можно поставить двойной триод 6Н9С. Возможно, в
этом случае придется подобрать номиналы резисторов R10, R13. При
этом чувствительность усилителя увеличится примерно в 1,5...2 раза.
Мы остановились на лампе 6Н8С, пожертвовав чувствительностью,
поскольку контрольное прослушивание показало, что с лампой 6Н9С
несколько сужается сцена.
В источнике питания применены следующие элементы.
Резисторы: R4, R27 - ОМЛТ 100 кОм; R2, R22 - ОМЛТ 10 кОм;
R3, R23 - ОМЛТ 510 Ом.
Конденсаторы: Cl, С12 — 100,0 мкФ х 400 В; С2, С13 -
220,0 мкФ х 450 В; СЗ, С14 — 47,0 мкФ х 450 В. Из отечественных
конденсаторов мы рекомендуем применять К50-27, К50-29, К50-35, а
из доступных по цене — импортные конденсаторы фирм Филипс и
Самсунг.
Индикаторы уровня выполнены на лампах 6Е1П. Поскольку его
основная функция — индикация сигнала, а не измерение, в нем могут
быть применены любые доступные элементы. Чувствительность ин-
дикатора можно изменять соотношением резисторов R12, R16. Номи-
нал конденсатора С7 определяет постоянную времени индикатора и
может быть изменен, исходя из замыслов конструктора.
Внешний вид усилителя представлен на рис. 2.35.
Усилитель выполнен в виде открытой конструкции. На верхней па-
нели корпуса (1) установлены два выходных трансформатора соответ-
ственно левого (2) и правого (3) каналов и силовой трансформатор (4).
На передней стенке корпуса расположены регуляторы уровня каналов
(5, 6) и выключатель сети (7).
На рис. 2.35 видно, что обмотки трансформаторов закрыты колпа-
ками. С целью уменьшения высоты усилителя в верхней панели име-
ются окна, в которые вставлены трансформаторы. Такое решение не-
сколько усложняет сборку, поскольку уменьшает свободный объем в
подвале корпуса. Это обстоятельство потребует от радиолюбителя се-
рьезных навыков в части конструирования и компоновки, а также
тщательного продумывания технологии сборки и монтажа усилителя.
Но ваши усилия не пропадут даром, и если вы пойдете этим путем, то
получите малогабаритный усилитель с достойным звуком.
Вид усилителя со стороны монтажа приведен на рис. 2.36.
106
7
Рис. 2.35. Внешний вид усилителя
1 — корпус; 2, 3 — выходные трансформаторы; 4 — силовой трансформатор;
5, 6 — регуляторы уровня; 7 — выключатель питания
На фотографии видно, что свободного
места практически нет. Монтаж усилите-
ля объемный, и видна четкая симметрия
относительно оси корпуса. Обратите вни-
мание, что монтаж усилительного тракта
правого и левого каналов выполнен зер-
кально друг относительно друга. Этот
фактор очень важен при реализации
принципа «двойного моно», но требует
определенных усилий при практическом
выполнении.
Офицеры армии High-End могут по-
пробовать реализовать этот вариант вы-
полнения усилителя, а рядовым мы ре-
комендуем увеличить высоту усилителя,
установив трансформаторы на плоскости
верхней панели корпуса, тем самым уве-
личив полезный объем в подвале шасси.
Рис. 2.36. Вид усилителя со
стороны монтажа
107
Несколько слов о конструкции корпуса усилителя. Если у вас еще
не пропало желание попытаться повторить усилитель, то советуем не
экономить время и деньги на изготовление корпуса, поскольку каче-
ственный корпус — Это один из фундаментальных кирпичей хороше-
го звука.
В зависимости от сложности и класса усилителя мы применяем в
своих моделях корпуса различной конструкции, сориентированной на
различную технологическую базу. Это полностью фрезерованные кор-
пуса, сборные конструкции, а также комбинированные металл-дерево.
В рассматриваемом усилителе применен сборный корпус. Фото-
графия корпуса приведена на рис. 2.37.
М1:2
Рис. 2.38. Передняя стенка
Рис. 2.37. Корпус усилителя
На фотографии видно, что боковые, передняя и задняя стенки об-
разуют рамку, на которую сверху крепится верхняя панель. Все пере-
численные детали соединены между собой с помощью винтов М3.
Чертежи отдельных деталей корпуса представлены на рис. 2.38—2.41.
При изготовлении мы рекомендуем применять алюминиевые
сплавы типа АМГ. Толщина материала 10 мм, исключение составляет
нижняя панель — она изготавливается из материала толщиной
2...3 мм.
Еще раз обращаем ваше внимание на то, что на верхней панели не
показаны окна под трансформаторы.
Силовой трансформатор выполнен на сердечнике Ш32х50. Сете-
вая обмотка содержит 650 витков провода ПЭВ-2-0,63, экранирующая
обмотка — 1 слой провода ПЭВ-2-0,25, анодная обмотка — 740 вит-
108
(глубина резьбы Юмм)
М 1.-2
Рис. 2.39. Задняя стенка
109
100
М 1: 4
Рнс. 2.41. Верхняя панель
ПО
Рис. 2.42. Схема соединения обмоток выходного трансформатора
ков провода ПЭВ-2-0,25 с отводом от середины, обмотки накала ке-
нотронов — по 22 витка провода ПЭВ-2-0,8 с отводом от середины,
накальные обмотки — по 22 витка провода ПЭВ-2-1,2 с отводом от
середины.
Выходные трансформаторы выполнены на сердечнике 11125x50.
Схема соединения обмоток приведена на рис. 2.42, а намоточные дан-
ные — в таблице 1.
Таблица 1
Номер обмотки Порядок намотки Диаметр провода Число витков Число слоев Число витков в слое
1 2 0,25 910 5 182
II 3 0,25 910 5 182
III 6 0,25 910 5 182
IV 7 0,25 910 5 182
V 1 0,63 и 1 и
VI 4 0,63 и 1 и
VII 5 0,63 и 1 и
VIII 8 0,63 77 1 и
При повторении выходных трансформаторов следует обратить
внимание, чтобы обмотки двух трансформаторов были намотаны оди-
111
наково, поскольку от качества их намотки и сборки в значительной
степени зависит качество усилителя в целом.
Правильно собранный усилитель особой настройки не требует.
Включайте и слушайте!
2.3. Почему снова ламповый усилитель?
В. Мосягин (г. В. Новгород)
Транзисторы или лампы?
Кажется невероятным, но в последние годы ламповые усилители
снова сменили транзисторные, которые в своем развитии достигли
практически предельных характеристик. Перечислим только некото-
рые из них:
• гармонические искажения снижены до 0,0001%;
• коэффициент демпфирования достигает 1000;
• полоса воспроизводимых частот расширена до 7,5 МГц;
• скорость изменения сигнала имеет величину до 160 В/мкс;
• выходной ток может достигать 100 А. '
Нужно отметить, что ни один из указанных параметров в лампо-
вых усилителях никогда не был реализован. Почему же тогда просте-
нький ламповый усилитель на триодах в классе А имеет гораздо более
естественное звучание, чем самый «навороченный» транзисторный?
Сейчас все большее число разработчиков считает, что настоящее
убийство звука вызывает отрицательная обратная связь (ООС), без
которой не обходится ни один транзисторный усилитель. Причем
вред от ООС оказывается даже большим, чем применение в ламповых
схемах такого анахронизма, как выходной трансформатор (Аудио Ма-
газин, № 1, 1996 г., с. 43—49).
Какие же параметры качества звучания страдают в первую очередь
от наличия ООС? К сожалению, изменяются самые главные призна-
ки, связанные с возникновением ощущения вовлеченности в испол-
нительскую интерпретацию. В порядке важности это:
1. Энергичность. Звучание схем с ООС всегда оценивается как
недостаточно энергичное.
2. Ясность в части передачи интонационного рисунка. Нали-
чие ООС приводит к недостаточно живому, холодноватому звуку.
3. Динамика в плане передачи динамических оттенков. ООС
приводит к потере нюансировки музыкальных произведений.
112
Обратная связь ухудшает пространственное впечатление, убирая
из него воздушность, ухудшает разделенность голосов и приводит к
недостаточно естественному характеру звукоизвлечения инструмен-
тов. От отсутствия ООС немного страдают только две характеристи-
ки в звучании: тональная чистота (появляется шероховатость на
ВЧ) и ясность в нижнем басу (несколько угловатое, тупое звучание
в области нижнего баса). Однако, как показал Юрий Макаров сво-
им усилителем Maestro Grosso, точность работы в области нижнего
баса может быть доведена до лучших транзисторных образцов (ши-
роко известные усилители фирмы Kreil) и не является привилегией
ламповых схем. Тональная чистота достигается тщательной гармо-
низацией звучания всех входящих в усилитель электроэлементов и
проводов.
Основные соотношения для триодного лампового выходного кас-
када в классе А приведены в табл. 1.
Таблица 1.
Основные соотношения для триодных ламповых выходных каскадов
(Аудио Магазин, № 3, 1996 г., с. 4; № 5, 1996 г., с. 74;
http://www.duncanamps.simplenet)
Параметры Класс А однотактный Класс А двухтактный
Сопротивление анодной нагрузки >4Ню (измеряется между анодами)
Коэффициент трансформации b^2Rl0/RH Ьд/АВ.о/Нн (измеряется между анодами)
Постоянная составляющая на- пряжения на аноде (Uamax+ Ua min)/2 (Uamax+ Ua min)/2
Ток анода лампы в режиме покоя <Pa max/Uao <Ра max/Uao
кпд <25% «25%
Нелинейные искажения 2-го и 3-го порядка; убывают пропорционально уменьшению амплитуды сигнала 3-го порядка; убывают пропор- ционально 2-й степени уменьше- ния амплитуды сигнала
Коэффициент демпфирования >2 >2
113
Таблица 2. Режимы работы выходных каскадов в классе А
Обозначение лампы и ее иностранных аналогов Ра max, Вт Uao, В 1ао, мА Смещение первой сетки,В Rio/Ri min, Ом Вых. мощность, Вт
6П14П (EL84/6BQ5) 14 230 52 х 2 -6,5 1500 2,25
6П6С (6V6/5871) 14 250 49,5 х 2 -12,5 980 2,8
6ПЗС (6L6/5881/KT66) 23 400 56x2 -38 1450 5,8
6П27С (Е134/6СА7/КГ77) 33 315 95 х 2 -18 750 10
6С19П 11 125 88 х 2 -30 330 5,5
6Н13С 13 100 130 X 2 -30 270 6
Ю6С4С (6B4G/6A3) 15 250 62 х 2 -45 880 8
6РЗС-1 40 210 186 х 2 -15 300/288 12,2
В таблицах приняты следующие обозначения:
R,„ — внутреннее сопротивление лампы в режиме покоя;
Л min — то же при напряжении на первой сетке, равном нулю;
R,, — номинальное сопротивление громкоговорителя;
Л max — максимально допустимая мощность рассеяния на аноде и
второй сетке лампы;
U„ min — мгновенное значение напряжения на аноде лампы при
равном нулю мгновенном напряжении на первой сетке лампы;
U„ max — максимальное мгновенное напряжение на аноде лампы,
ограниченное искривлением вольт-амперной характеристики.
Краткая характеристика наиболее широко
распространенных выходных ламп
Здесь в основном использованы материалы из журнала Class А,
№ 3, 1998 г., с. 20—27 и др. номеров.
6П6С — знаменитый классический выходной лучевой тетрод: с
оригинальным баллоном, имеющим внутреннее чернение для улучше-
ния отвода тепла от анода. Эта лампа массового применения, разра-
ботанная американской компанией RCA (оригинал имеет маркировку
6V6-GT), выпускалась в течение длительного времени многими про-
изводителями и широко применялась до середины 50-х годов в радио-
114
приемниках, телевизорах, магнитофонах, а также в усилителях кино-
установок. Даже в типовом тетродном включении она гораздо «благо-
звучнее», чем, например, 6ПЗС. В начале 50-х годов был выпущен
отечественный пальчиковый аналог ламп 6V6 и 6П6С — 6П1П. По
всем электрическим характеристикам остальная и пальчиковая лампы
полностью идентичны, однако 6П1П имеет более компактную и, со-
ответственно, более теплонапряженную конструкцию электродной
системы. Поэтому при ее использовании в режимах с предельно допу-
стимой мощностью рассеивания на аноде и повышенном анодном на-
пряжении существует большая вероятность появления термотока в
цепи управляющей сетки. Вероятность этого еще более возрастает
при превышении предельно допустимого по ТУ напряжения на экра-
нирующей сетке в ультралинейном или триодном включении. Если
6П6С вполне надежно работают при величине напряжений на аноде и
экранирующей сетке до 370 В (вопреки типовым ТУ), то для 6ПШ
пределом является 320 В. Впрочем, отечественной промышленностью
выпускался вариант лампы 6П1П с повышенной надежностью —
6П1П-ЕВ.
6ПЗС — классический выходной лучевой тетрод для аудиотехники.
Разработан компанией RCA в середине 30-х годов. Оригинал называ-
ется 6L6 и имеет металлический баллон. Компания в своих справоч-
никах указывает, что геометрия электронной системы этой лампы
специально оптимизирована для обеспечения минимального уровня
3-й гармоники (разумеется, при работе в типовом тетродном режиме).
Аналоги 6V6, выпускавшиеся и выпускающиеся множеством изгото-
вителей в самых различных конструктивных вариантах, нашли широ-
кое применение в бытовой аппаратуре, эстрадных и кинотеатральных
усилителях. Несмотря на то что по части качества звучания эти лампы
звезд с неба не хватают, они позволяют получить добротный звук при
минимальных материальных затратах.
Ближайшим аналогом лампы 6ПЗС является лампа повышенной
надежности 6ПЗС-Е (5881). Эта лампа отличается от 6ПЗС несколько
иной электродной системой, более жесткой механической конструк-
цией, увеличенным диаметром баллона и уменьшенной высотой цо-
коля. Кроме того, изготовитель указывает, что для 6ПЗС-Е менее же-
сткие предельно допустимые значения электрических режимов и, со-
ответственно, больший срок службы. Однако 6ПЗС-Е (5881) можно
смело применять во всех режимах, рекомендованных для 6ПЗС. Кста-
ти, Пол Маккартни и по сей день использует в концертной деятель-
ности усилители на лампах 5881.
Широко известный генераторный лучевой тетрод Г-807 (RCA 807)
представляет ту же лампу 6ПЗС с другим цоколем, помещелную в
115
другой баллон и изготовленную из более качественных материалов с
более жесткими технологическими допусками. Но, самое главное,
лампа Г-807 имеет по сравнению с 6ПЗС гораздо более глубокий ва-
куум. Эти особенности позволяют использовать Г-807 в более жестких
электрических режимах по сравнению с 6ПЗС без ущерба (а то и с
выигрышем) надежности и долговечности.
6П14П — одна из самых популярных и чрезвычайно широко рас-
пространенных выходных ламп, которая наряду с отличным звучани-
ем доступна по цене. Появившись в середине 50-х годов, эта лампа
наряду с ее зарубежными аналогами EL84 и 6BQ5 к концу 50-х годов
практически полностью вытеснила из массовой радиоаппаратуры дру-
гие типы выходных ламп. Ее предшественницами были лампы с окта-
льным цоколем EBL21 и UBL21 (пентод-диоды, содержащие в балло-
не выходной пентод с параметрами, аналогичными параметрам EL84,
и двойной диод), выпущенные в середине 30-х годов фирмой Telefun-
ken и производившиеся многими другими европейскими фирмами.
Особенностью конструкции 6П14П является малое расстояние
между катодом и управляющей сеткой с малым шагом навивки. В ре-
зультате лампа обладает высокой крутизной анодно-сеточных харак-
теристик и, как следствие, большим коэффициентом усиления даже в
триодном включении (ц = 20), поэтому требует небольшой амплитуды
напряжения раскачки. Однако такая конструкция электродной систе-
мы приводит к нежелательному эффекту, проявляющемуся в склонно-
сти лампы к появлению термотока в цепи управляющей сетки. Поэто-
му ТУ предусмотрено ее применение только с автоматическим смеще-
нием. При использовании фиксированного смещения рекомендуется
для надежной работы несколько снижать мощность рассеивания на
аноде по сравнению с предельно допустимой по ТУ и ни в коем слу-
чае не допускать перекала катода (для этого желательно питать накал
стабилизированным напряжением). Еще одна отличительная особен-
ность 6П14П — достаточно малая величина межэлектродной емкости
между управляющей и экранной сетками (в триодном включении эта
емкость является проходной). Указанные особенности лампы позво-
ляют существенно упростить драйвер.
EL34 — «старшая сестра» EL84 (по аудиостатусу, хотя по возрас-
ту — ровесница). Она является одной из самых распространенных в
мире ламп, разработанных фирмой Philips специально для аудиоаппа-
ратуры. Выпускалась многими производителями и продолжает выпус-
каться в том числе и в России. В бывшем Советском Союзе был вы-
пущен в количестве нескольких тысяч экземпляров отечественный
вариант EL34 — 6П27С, однако дальнейшее ее производство по неиз-
вестным мне причинам было прекращено. Лампа EL34 в определен-
116
ном смысле представляет собой аудиофильный идеал, так как облада-
ет уникальным сочетанием различных параметров, а именно высокой
крутизны анодно-сеточных характеристик, значительной предельно
допустимой мощности рассеивания на аноде и экранирующей сетке,
высокого предельно допустимого напряжения на аноде и экранирую-
щей сетке. В триодном включении она имеет низкое внутреннее со-
противление, приличный коэффициент усиления и весьма линейные
характеристики. Эти особенности EL34 позволяют простыми средст-
вами создать несложный усилитель с отличным звучанием и достаточ-
но большой выходной мощностью. Единственным недостатком этой
лампы можно считать ее существенно более высокую стоимость и ме-
ньшую доступность по сравнению с 6П14П, 6ПЗС и т. п. '
ЗООВ — легендарная лампа, которая существует уже более полуве-
ка и не только не устарела, а достигла в наши дни пика своей попу-
лярности. Многие владельцы усилителей CARY, AUDIO NOTE, VAC
и других знают, какой неповторимо благородный у этой лампы
«голос», как легко и непринужденно она передает атмосферу зала,
воздух, глубину звуковой сцены и музыкальные эмоции, оказывая ма-
гическое действие на слушателя, который, послушав хотя бы один раз
пение «королевы ламп», как правило, становится оголтелым «лампо-
вым монархистом».
ЗООВ является прямонакальным триодом и обладает весьма высо-
кой линейностью. В настоящее время производится в Китае фирмой
Golden Dragon и американской фирмой Cetron. Приступило к серий-
ному производству триодов прямого накала ЗООВ Саратовское акцио-
нерное общество «Рефлектор». Сравнительные прослушивания звуча-
ния ламп показали преимущество российской продукции. Основным
недостатком лампы является высокая цена ($100...300 в зависимости
от фирмы-изготовителя и комплектации).
Если выстроить цепочку приоритетов в выборе лампы для выход-
ного каскада (в некоторой степени условную), то она выглядит следу-
ющим образом: ЗООВ -> 6С4С -> 6С19П —> EL34 -> 6П14П —> 6П6С ->
6ПЗС. Никто не запрещает использовать в триодном включении лам-
пы ГУ-50, 6П36С, 6П45С и другие.
Усилитель на лампах 6П14П
Схема усилителя в известной мере повторяет схему времен нашей
молодости на лампах 6ЖЗГ1, 6Н2П, 2 х 6П14П, которая по памяти
изображена на рис. 2.43.
117
Рис. 2.43. Принципиальная схема легендарного УМЗЧ на лампе 6П14П
Не так давно я нашел усилитель на чердаке у отца и изучил это
творение. Усилитель монофонический, выходной каскад работает в
классе АВ. Над изготовлением выходного трансформатора мы не муд-
рствовали лукаво, и он выполнялся на сердечнике из трансформатор-
ной стали Ш20х50 (здесь могу ошибиться, может, меньше), сборка
пластин вперекрышку. Первичная обмотка имеет 2 х 1500 витков про-
вода ПЭВ-2 диаметром 0,15 мм, вторичная — 80 витков провода
ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм (для акустической системы с сопротивлени-
ем 4 Ом). При изготовлении трансформатора никакого внимания не
уделено идентичности характеристик половинок первичных обмоток
трансформатора и увеличению его полосы пропускания: обмотки
просто намотаны друг за другом, а сверху находится вторичная обмот-
ка. Монтаж выполнен аккуратно, шасси усилителя изготовлено из
дюралюминия толщиной 2,5 мм. Электролитические конденсаторы не
зашунтированы конденсаторами малой емкости, их емкость сама по
себе явно мала. Небольшая, но важная деталь: цепь ООС (резистор
R9) бессильно болтается в воздухе, то есть никуда не подключена!
На рис. 2.44 представлен улучшенный вариант схемы той поры, в
которой учтены современные представления о ламповых схемах.
Первые два каскада выполнены на двойном триоде VL1. Каскад на
лампе VLla — усилитель напряжения, VLlb — фазоинверсный, с раз-
деленной нагрузкой. Оконечный каскад усилителя собран по двухтак-
тной схеме на лампах VL2 и VL3. Лампы включены для работы в три-
одном режиме, для чего экранирующие сетки через токоограничиваю-
118
Рис. 2.44. Современный вариант усилителя иа лампе 6П14П
119
щие резисторы R15, R17 соединены с соответствующими анодами
ламп. Лампы VL2, VL3 оконечного каскада работают в режиме класса
А, смещение автоматическое, через общий катодный резистор R16.
Обратные связи в первом каскаде усиления и в оконечном каскаде
убраны шунтированием катодных резисторов электролитическими
конденсаторами СЗ и СЮ соответственно. Для улучшения свойств
этих конденсаторов параллельно им включены полистирольные кон-
денсаторы (С4 и С9 соответственно). Питание каждого канала осуще-
ствляется от своего двухполупериодного выпрямителя на диодном мо-
сте VD1 (VDT).
На рис. 2.44 показан только один канал усилителя (левый).
Фильтр выпрямителя индуктивно-емкостной, причем емкость филь-
трующих конденсаторов выбрана с запасом, что способствует улучше-
нию динамических характеристик усилителя.
Акцентируем внимание на отличиях схемы усилителя, позволяю-
щих получить действительно высококачественное звучание. Во-пер-
вых, оставлены только триодные усилительные каскады, а выходной
каскад переведен в режим работы в классе А. По возможности умень-
шено число переходных конденсаторов, которые всегда портят звук.
Во-вторых, убраны местные ООС в первом каскаде и каскаде усиле-
ния по мощности. Наличием глубокой ООС отличается фазоинвер-
торный каскад (на лампе VLlb), и в этом смысле схема не является
предельным вариантом без обратных связей. В-третьих, тщательно
проработана конструкция усилителя, особенно монтаж общего прово-
да. Точка заземления общего провода всего одна, она находится вбли-
зи входного разъема. В-четвертых, не обойден вниманием источник
питания. Каждый канал питается от своего гальванически развязан-
ного источника питания с низким уровнем пульсаций питающего на-
пряжения. Следует особо подчеркнуть, что требования к пульсациям
источника питания в усилителях на триодах существенно выше ана-
логичных требований в каскадах на пентодах. И, наконец, использова-
на «звуковая» элементная база. Начальным уровнем будут типы дета-
лей, указанные в таблице 3.
Сердцем усилителя является выходной трансформатор, схема ко-
торого представлена на рис. 2.45.
Трансформатор выполнен на сердечнике Ш20х50 из трансформа-
торной стали Э-320, сборка пластин вперекрышку. Обмотки секцио-
нированы. На рис. 2.45, а изображена электрическая схема соедине-
ния секций трансформатора, а на рис. 2.45, б — схема расположения
обмоток на каркасе. Первичная обмотка 1—3 состоит из шести сек-
ций la, lb, lc, la’, lb’, 1с’. Каждая содержит по 500 витков провода
ПЭВ-2 0,25 мм. Вторичная обмотка 4 — 5 состоит из четырех секций
120
Таблица 3. Детали усилителя на лампах 6П14П
№ п.п. Наименование Количество, примечание
1 С1, С4, С5, С9, С11К71-4В-250 В - 1 мкФ 10, попистирольный; К78-6-400 В - 1 мкФ, полипропиленовый
2 С2К50-24 450 В - 47 мкФ 2
3 СЗ, С10К50-24-63 В - 1000 мкФ 4
4 С6К50-27-300 В - 100 мкФ 2
5 С7, С8К78-6-400 В - 0,22 мкФ 4, полипропиленовый; К72-9-400 В - 0,22 мкФ, фторопластовый
6 С12, С13К50-27-450 В - 220 мкФ 4
7 VL16H2FI 2, 12АХ7
8 VL2, У136П14П 4, EL84
9 R1СПЗ-ЗЗ — 470 кОм 1
10 R2, R7, R13, Н14МЛТ 0,25 - 1 кОм ±5% 8
11 R3MJ1T-O,5 - 10 Ом ±10% 2
12 R4MJ1T-1 - 300 кОм ±5% 2
13 R5MJ1T-O,25 - 5,1 кОм ±5% 2
14 R6MOT-1 -20 кОм ±5% 2
15 R8, R9MJ1T-1 “30 кОм ±5% 4
16 R10МЛТ-1 — 2 кОм ±5% 2
17 R11, R12МЛТ-0.25 - 470 кОм ±5% 4
18 R15, R16MJ1TO,5 - 100 Ом ±5% 4
19 R17MJ1T-2-62 Ом ±5% 2
20 R18, R19, R20, R21 МЛТ-0,5 - 510 Ом ±5% 4
Па, ПЬ, Пс, lid по 40 витков провода ПЭВ-2 0,72 мм. Секции изоли-
руют друг от друга двумя слоями лакоткани, лавсановой или фтороп-
ластовой ленты толщиной 0,05 мм, в качестве межслойной изоляции
лучше всего взять конденсаторную бумагу толщиной 0,02 мм.
121
Рис. 2.45. Выходной трансформатор
а — принципиальная схема, б — расположение обмоток на сердечнике
Качество электрорадиоэлементов, проводов, топология монтажной
платы и простота схемы оказываются решающими и даже гораздо
важнее совершенства схемы. Поэтому к подбору комплектующих эле-
ментов надо отнестись очень серьезно. Все комплектующие — рези-
сторы, конденсаторы, радиолампы должны быть предварительно ото-
браны и подготовлены к монтажу. Выводы элементов нужно тщатель-
но очистить от окислов, для этого лучше всего подходит обычная
школьная резинка. Флюсом служит светлая канифоль, остатки кото-
рой снимают спиртом, активные флюсы категорически противопока-
заны! Лучше всего применить припой с повышенным содержанием
серебра, несколько раз встречал его в продаже. Я использую остатки
серебросодержащего припоя, основную массу которого в свое время
потратил на блесна и мормышки для рыбной ловли. Высокое качест-
во паек легче всего обеспечить, если применить паяльник с электрон-
ным регулятором температуры. Монтажные провода — очень важная
часть элементной базы усилителя. Крайне нежелательны провода в
полихлорвиниловой изоляции и МГШВ. Лучше всего подходят про-
водники из бескислородной меди, неплохо «звучат» провода МГТФ.
Причем играет роль направление включения проводников в схему.
Изолирующие трубки (если они нужны) — лакотканевые. Наиболь-
122
шее влияние на звук оказывают проводники, соединяющие выходные
трансформаторы с анодами ламп и акустическими системами, а также
проводник от точки соединения верхнего (по принципиальной схеме)
вывода резистора R3 с минусовым выводом конденсатора С12. Все
монтажные проводники должны быть минимальной длины и соеди-
няться точно так, как показано на принципиальной схеме.
Итак, займемся отбором элементов для усилителя. Не нужно гово-
рить, что все резисторы и конденсаторы должны быть попарно подо-
браны в каждом канале. Здесь играет роль не само значение парамет-
ра, а его равенство в каждом из каналов усилителя. Кроме того, надо
обеспечить равенство сопротивлений резисторов R8 = R9 (30 кОм),
Rll = R12 (470 кОм), R15 = R17 (100 Ом), желательно с точностью
0,5...2%. Лучше всего работают резисторы с металлопленочным или
углеродистым проводящим слоем (МЛТ, ОМЛТ С2, УЛИ). В качестве
регулятора громкости R1 подойдут зарубежные потенциометры фирм
ALPS, NOBLE. Для подбора и проверки резисторов подходит любой
цифровой омметр, например В7-35, В7-38 и др.
О конденсаторах особый разговор, они самые коварные с точки
зрения звука. Наилучшими свойствами обладают фторопластовые
(К72), полипропиленовые (К78) и полистирольные (К70, К71) конден-
саторы. Чуть похуже полиэтилентерефталатные (К73), а также бумаж-
ные (фольговые К40, металлизированные К42, МБМ, МБГО, МБГП,
МБГЧ) конденсаторы. Из зарубежных конденсаторов можно приме-
нять пленочные из металлизированного полипропилена фирм VIMA,
SOLEN, MIT, WONDERCAP, KIMBER, HOVLAND, конденсаторы с
обкладками из фольги MIT, тефлоновые RELCAP, электролитические
Rubycon, Mallory Dubillier, Black Gate. В конденсаторах существуют по
меньшей мере три причины, портящие звук: вибрострикция, абсорб-
ция и поляризуемость диэлектрика. Обычно все конденсаторы я испы-
тываю на простой измерительной установке, позволяющей снять зави-
симость комплексного сопротивления от частоты (рис. 2.46).
Рис. 2.46. Схема измерительной установки для проверки конденсаторов
123
Устанавливают выходное напряжение генератора Uc = 5...6 Вив
звуковом диапазоне «прослушивают» конденсатор. Если на какой-ни-
будь частоте конденсатор «запел», то он точно не подходит для рабо-
ты в усилителе.
Сэфф=С1+С2
Затем снимают зависимость напряже-
ния на конденсаторе от частоты в диапа-
зоне 1 кГц — 1 МГц. На рис. 2.47 и 2.48
соответственно изображены эквивалент-
ная схема реального конденсатора и за-
висимость комплексного сопротивления
от частоты.
Рис. 2.47. Эквивалентная схема Приняты следующие обозначения:
реального конденсатора Cw — эффективная емкость конденса-
тора; L — индуктивность обкладок и вы-
водов; Rs — эквивалентное последовательное сопротивление обкла-
док и выводов; RP — сопротивление изоляции, вызванное токами
утечки; С2, RDA — элементы, отражающие эффект диэлектрического
поглощения (абсорбции) в конденсаторе. Напомним, что фактор
рассеяния характеризуется тем, что часть энергии рассеивается на
сопротивлении Rs в виде тепла, а диэлектрическое поглощение —
это не что иное как замедленная поляризация диэлектрика, приво-
дящая к появлению напряжения после кратковременной разрядки
конденсатора («память» конденсатора). Из экспериментально снятой
зависимости комплексного сопротивления конденсатора от частоты
(рис. 2.48) можно найти величину эквивалентного последовательно-
го сопротивления Rs =----величину эффективной емкости кон-
U G
„ UG
денсатора Cw = —
индуктивность обкладок и выводов
Рнс. 2.48. Зависимость комплексного сопротивления от частоты
124
L =----— где (70, /о — результаты измерения комплексного со-
противления конденсатора, R = 600 Ом (два резистора МЛТ—1 Вт,
1,2 кОм ±5%, включенные параллельно), Uc = 5...6 В — напряжение
на выходе синусоидального генератора.
Паразитная индуктивность должна быть не более 0,02...0,03 мкГн,
эквивалентное последовательное сопротивление обкладок и выводов
не более 0,1...0,2 Ом. Проверка оксидных конденсаторов сводится к
измерению тока утечки при номинальном напряжении — не более
10 мкА. Величина эквивалентного последовательного сопротивления
должна быть не более 1...1.5 Ом, а паразитная индуктивность — не
более 0,02...0,03 мкГн. Кроме описанной установки для измерения
параметров конденсаторов можно использовать приборы Е7-8, Е7-12,
Е7-14. Тангенс угла потерь конденсаторов на частоте 100 кГц...1 МГц
должен быть 0,5-10 3 и менее. Можно измерять величину добротности,
которая обратна тангенсу угла потерь. У меня сложилось наилучшее
впечатление от конденсаторов К71-4, К78-2, из оксидных — К50-27,
Rubycon. В свое время на кафедре точного приборостроения Новго-
родского института повышения квалификации руководящих работни-
ков и специалистов Минпромсвязи мой коллега доцент Ярмакович
Виктор Антонович проводил лабораторные работы по курсу «Элект-
рорадиоизмерения», он называл конденсаторы К71-4 лучшими в Со-
ветском Союзе!
Особые требования к конденсаторам С7 и С8. Кроме высокого ка-
чества нужно с максимальной точностью обеспечить равенство их ем-
костей С7 = С8.
Входные и выходные гнезда усилителя также должны быть высо-
кокачественными. Однако следует помнить, что материал наконечни-
ков кабелей и розетки источника сигнала и усилителя должен быть
один и тот же, например цинк + цинк, золото + золото.
Усилитель смонтирован на шасси из дюралюминия толщиной
2,5...3 мм. Сверху на шасси установлены лампы, выходные и силовой
трансформаторы. Остальные детали размещены в подвале шасси. На
передней панели находятся регулятор громкости и выключатель пита-
ния, на задней — входные и выходные гнезда, держатель предохрани-
теля, разъем для подключения шнура питания.
Имеющийся у вас опыт конструирования устройств позволяет мне
не освещать подробно конструкцию, скажу лишь, что необходимо
следить за тем, чтобы сеточные и анодные цепи каскадов были как
можно дальше удалены друг от друга.
125
При условии правильного монтажа, применения предварительно
отобранных деталей и изготовления выходного трансформатора по
рекомендованной схеме налаживание усилителя сводится к установке
режимов по постоянному току каскадов на лампе VL1 (табл. 4). Если
возникнет необходимость, режим по постоянному току можно уточ-
нить подбором резистора R5.
Таблица 4. Режимы работы каскадов усилителя на лампах 6П14П
VL1 VL2
Анод Катод Анод Катод Сетка
77В 1 В 150 В 78 В 77В
Перед первым прослушиванием включите аппарат на несколько
часов, чтобы сформовались электролитические конденсаторы. Следу-
ет напомнить, что включать усилитель мощности без нагрузки нельзя,
т. к. это может привести к электрическому пробою между обмотками
выходного трансформатора.
Усилитель имеет следующие параметры: выходная мощность при
коэффициенте нелинейных искажений 0,5% — 4 Вт, полоса пропус-
кания по уровню 3 дБ — 10 Гц ... 60 кГц, входное сопротивление —
470 кОм, чувствительность 250 мВ.
Усилитель практически не требует налаживания и начинает рабо-
тать сразу с довольно высоким качеством звучания. Его отличитель-
ная черта — простота, минимальные затраты сил и средств на изго-
товление.
Дальнейшая работа с усилителем сводится к гармонизации звуча-
ния, то есть подбору проводов и элементов в усилителе, кабелей для
акустических систем, межблочных кабелей и т. д. Несомненно только
одно: звук в акустических системах, извлеченный с помощью собран-
ного усилителя, станет естественным, существенно расширится дина-
мический диапазон, вы получите удовольствие от прослушивания са-
ми и доставите его окружающим!
Двухтактный усилитель на триодах в классе А
Схема усилителя должна содержать каскады с минимальной глуби-
ной ООС. Этим требованиям удовлетворяют только две схемы фазоин-
верторов: несамобалансирующийся каскад на триодах и схема на трио-
де с катодной связью. В фазоинверторе на двойном триоде с катодной
126
связью (рис. 2.49) глубина ООС не
превышает 6 дБ, однако его схема
сложнее первой, так как требует двух
дополнительных конденсаторов (С1 и
С2) в цепях управляющих сеток трио-
дов фазоинвертора. Именно поэтому
выбран несамобалансирующийся фа-
зоинвертор, полная схема усилителя
изображена на рис. 2.50, варианты
комплектации каскада фазоинвертора
представлены в табл. 5. Все, что оста-
ется сделать в рамках данной схемы,
это, пользуясь информацией из таблиц
1 и 2, подобрать лампы (можно вклю-
чать параллельно необходимое число
Рнс. 2.49. Фазоинвертор иа
двойном триоде с катодной связью
ламп, чтобы получить требуемую выходную мощность) и рассчитать
параметры выходного трансформатора по имеющимся в этих таблицах
соотношениям. В качестве примера в табл. 6 приведены несколько ва-
риантов реализации данного усилителя. В варианте 4 используется вы-
ходной каскад с внешним смещением (рис. 2.51). С помощью подстро-
ечных резисторов R16 (R15) устанавливают напряжение (Uc„ = -38 В)
на управляющих сетках ламп выходного каскада VL2, VL3 (VL2', VL3').
Таблица 5. Варианты каскадов фазоннверторов в схеме рис. 2.49, 2.50
№ п.п. Тип лампы Ua.B, напряжение питания каскада UaO, В 1а0, мА Uci В Ra, кОм, (R2=R5) Rk> Ом, (R4) Ко AUmax, В
1 6Н1П (6Н15П) 300 155 10 -2 15 100 25 50
2 6Н23П (ЕСС88) 360 200 10 -4 18 200 27 100
400 170 18 -6 12 160 15 90
3 6Н6П 400 140 15 -4 16 130 17 55
300 150 8 -6 20 360 16 80
4 6К7С 450 320 230 190 4.5 1.6 '3 -3.6 47 82 330 1,1 кОм 27 28 80 100
6Н8С 360 210 5.5 -7 30 620 16 ' 90
300 140 3.5 -5 51 750 16 75
127
128
VD1
КЦ405А
Рис. 2.50. Базовая принципиальная схема усилителя
Рис. 2.51. Базовая принципиальная схема
с фиксированным смешением выходного канала
VD2, VD3 2С522А
129
Применение в усилителях на рис. 2.50 и 2.51 несамобалансирую-
щегося каскада накладывает необходимость тщательного отбора лам-
пы VL1 по идентичности половинок, а также индивидуальной под-
гонки величины сопротивления резистора R8 по минимуму нелиней-
ных искажений усилителя. При смене лампы VL1 настройку придется
повторять.
Чувствительность усилителя составляет 400...600 мВ (в зависимо-
сти от выбранной элементной базы), что вполне достаточно для рабо-
ты с современными источниками сигнала — проигрывателями ком-
пакт-дисков, тюнерами, магнитофонными приставками. Вопросы вы-
бора комплектующих изделий, монтажа были рассмотрены ранее.
Отметим только, что для вариантов 1 и 2 рабочее напряжение конден-
саторов должно быть не менее 300...350 В, а для 3 и 4 — не менее
450 В. Направления включения проводников показаны на принципи-
альных схемах рис. 2.49 и 2.50 стрелками.
Таблица 6. Примеры комплектации усилителей по схеме рис. 2.49, 2.50
№ п.п. Описание
1 •Суперприбой» А. М. Лихницкото, рис. 2.49 VL1 6Н1П, VL2, VL3 6РЗС-1, R2 = R5 МЛТ-1 Вт-62 кОм ±5%, R6 МЛТ-1 Вт- 3 кОм +5%, R4 МЛТ-0,25Вт-6000м±1%, R7 МЛТ-0,25 Вт - 270 Ом ±5%, R8 МЛТ-0,25 Вт-10 кОм ±5%, R9 МЛТ-0,25 Вт - 300 кОм +5%. R14 4 * 02-10-2 Вт - 10 Ом +5%, включены последоватепьно, суммарное сопротивление 40 Ом, Raa = 1200 Ом, выходной трансформатор от усилителя «Прибой», обмотки перекоммутирова- ны, Ri = 300 Ом, Рвых макс = 12,2 Вт, Опит = 225 В, U- = 165 В, Ucm = -15 В
2 Усилитель на лампах 6П14П, рис. 2.49 VL1 6Н1П, VL2, VL3 6П14П, R2= R5 МЛТ-2 Вт - 15 кОм ±5%, R4 МЛТ-0,25 Вт-100 Ом+5%. В6МЛТ-1 Вт - 2 кОм ±5%,
130
№
п.п.
2
3
Описание
В7МЛТ-0,25 Вт - 430 кОм ±5%,
R8 МЛТ-0,25 Вт - 18 кОм ±5%,
R9 МЛТ-0,25 Вт - 470 кОм ±5%,
R14 МЛТ-2 Вт - 62 Ом ±5%,
Raa = 6000 Ом, выходной трансформатор - см. рис. 2.45J, Ri = 1500 Ом, Рвых макс = 4,5 Вт,
Опит = 240 В. U« = 176 В. Ucm = -6,5 В
Усилитель на лампах EL34, рис. 2.49
VL1 6Н23П,
VL2, VL3 EL34,
R2 = R5 МЛТ-2 Вт - 18 кОм ±5%,
R4 МЛТ-0,25 Вт-200 Ом ±5%,
R6 МЛТ-1 Вт -560 Ом ±5%,
R7 МЛТ-0,25 Вт - 240 кОм ±5%,
R8 МЛТ-0,25 Вт-16 кОм±5%,
R9 МЛТ-0,25 Вт - 270 кОм ±5%,
R14 2* МЛТ-2 Вт -180 Ом ±10%, включены параллельно, суммарное
сопротивление 95 Ом,
Raa = 3000 Ом, выходной трансформатор - см. рис. 2.45, сердечник LU25 х 60, секции la, lb, lc,
la’, lb’, lc' содержат no 300 витков провода ПЭВ2 0,3 мм, Ri = 750 Ом, Рвых макс = 10 Вт,
Опит = 360 В, U« = 265 В, Ucm = -18 В
Усилитель на лампах 6ПЗС, см. рис. 2.50, базовая схема, выходной каскад с внешним сме-
щением,
Л1 6Н7С,
Л2, ЛЗ 6ПЗС,
R2 = R5 МЛТ-1 Вт - 47 кОм ±5%,
R4 МЛТ-0,25 Вт - 330 Ом ±5%,
R6 МЛТ-1 Вт - 2,2 кОм ±5%,
R7 МЛТ-0,25 Вт - 330 кОм ±5%,
R8 МЛТ-0,25 Вт - 20 кОм ±5%,
R9, R1D МЛТ-0,25 Вт- 330 кОм ±5%,
R11.R12 МЛТ-1 Вт-2,2 Ом ±5%,
Raa = 5800 Ом, выходной трансформатор - см. рис. 2.45, сердечник Ш25 ? 60, секции Га, lb,
lc, la’, lb’, lc’ содержат по 475 витков провода ПЭВ2 0,25 мм,
Ri = I450 Ом, Рвых макс = 5,5 Вт, UnHT 410 В. U«= = 300 В, Ucm = -38 В
131
Примечание: параметры выходных трансформаторов приведены
для акустических систем сопротивлением 4 ома. Если это не так,
можно провести перерасчет витков вторичной обмотки по известным
соотношениям.
В заключение несколько советов, точнее, ответов на вопросы ра-
диолюбителей.
Не секрет, что все провода для звуковых сигналов и провода цепей
электропитания имеют свое направление. На принципиальных схемах
направление показано стрелочками. Чтобы получить наилучшее каче-
ство звучания, при монтаже необходимо учитывать направление про-
водов. При включении в правильном направлении звук «собирается»,
становится более плотным, детальным, точным, улучшаются про-
странственные характеристики. И наоборот.
Если имеется провод в заводской катушке или бухте, то обычно
«начало», т. е. потенциальный источник сигнала находится внутри, а
«конец», то есть потенциальный потребитель энергии, — снаружи. Но
так бывает не всегда.
Лучше всего определять направление используемых проводов «на
слух», включая кусочки сантиметров десять длиной одновременно в
один и тот же разрыв в цепи правого и левого канала «эталонного»
усилителя. У меня таковым служит трансформаторный усилитель для
наушников.
На «фирменных» проводах обычно имеется маркировка или над-
пись на проводе служит стрелкой, указывая направление слева напра-
во. Но опять же не всегда.
Каждый тип проводов имеет свой «звук», и это весьма заметный
эффект. Ясно, что все используемые компоненты тоже обладают соб-
ственным «звучанием», и общий результат есть некая сумма звучаний
компонентов. И снова трансформаторный усилитель для наушников
служит у меня полигоном для проверки звучания отдельных компо-
нентов.
Сходный с направлением проводников в схеме эффект дает по-
лярность включения вилки питания в сеть, которую необходимо
учитывать. Для питания усилителя можно использовать стандартный
Нейтраль
N ~~
Земля
’ Е
Фаза
L
шнур от компьютера, на котором одно-
значно указаны ноль, фаза, вывод зазем-
ления (рис. 2.52).
В представленных материалах наме-
ренно рассмотрены только двухтактные
схемы, к построению однотактных вы
Рис. 2.52. Стандарт для Должны подойти сознательно, почувство-
трехконтактных разъемов вав всю красоту лампового звука.
132
2.4. Ламповый фон-корректор с усилителем
В. Одинцов, В.Калишев (г. Москва)
Идея изготовить корректор для винила окончательно укрепилась
после одного из прослушиваний компакт-дисков у приятеля на хоро-
шо отлаженной домашней аудиосистеме.
Мы сидели и наслаждались музыкой, система звучала комфортно,
так что забывалось, что слушаешь запись. Это продолжалось до тех
пор, пока приятель не провел над нами эксперимент. Он поставил на
проигрыватель «Ария» видавшую виды грампластинку фирмы «Мело-
дия». Легкий шорох иглы как-то сразу ушел на второй план, и мы
окунулись в мир Звука. Не будем говорить о детализации, разрешении
и прочей науке, но когда мы опять вернулись к прослушиванию ком-
пакт-дисков, потребовалось почти 10 минут, чтобы забыть, что слу-
шаешь цифровой звук.
Прежде чем приступить к проектированию корректора, мы еще
раз перечитали книгу Л. Дегрелла «Проигрыватели и грампластинки»,
просмотрели, что писалось в таких изданиях, как «Аудиомагазин»,
«Класс А» и т. д.
Проанализировав достоинства и недостатки известных схемотех-
нических решений, мы, конечно, выбрали свой вариант схемы. В ос-
нову схемы положена идея пассивного формирования амплитудно-ча-
стотной характеристики с разнесенными цепями коррекции и естест-
венное желание исключить влияние усилительных элементов на цепи
формирования коррекции.
Расчеты цепей коррекции достаточно подробно изложены, напри-
мер, в статье А. Пугачевского («Вестник АРА», № 4, 1998 г.), и здесь
мы не будем подробно останавливаться на них.
Функциональная схема фон-корректора приведена на рис. 2.53.
Рис. 2.53. Функциональная схема одного из каналов фон-корректора
Входные сигналы от головки звукоснимателя поступают соответст-
венно на входы правого и левого каналов корректора. Входной мало-
1.33
шумящий усилитель (1) обеспечивает согласование выходного импе-
данса магнитной головки со входом усилителя, усиление сигнала и
согласование со входом первой цепи коррекции (2). Для уменьшения
взаимного влияния первая и вторая (4) цепи коррекции разделены со-
гласующим каскадом (3). Буферный усилитель (5) обеспечивает
устойчивую работу корректора на кабель в случае подключения внеш-
него усилителя мощности.
Далеко не секрет, что качество работы любого усилителя во мно-
гом зависит от энергетических характеристик источника электропита-
ния. Что же касается корректора, то, в силу его высокой чувствитель-
ности, параметры источника питания самым существенным образом
влияют на выходной сигнал. Система питания корректора проектиро-
валась исходя из следующих предпосылок:
• получить низкий уровень пульсаций питающих напряжений при
относительно малых значениях емкостей фильтрующих конден-
саторов;
• обеспечить минимальную связь по цепям питания между отдель-
ными каскадами корректора, что особенно важно для схемы
корректора без инвертирования фазы исходного сигнала;
• отказаться от электролитических конденсаторов в цепях питания
отдельных каскадов корректора.
Реализация первой предпосылки решена за счет введения в схему
параметрического стабилизатора (9) анодного напряжения.
Выпрямители (10) обеспечивают постоянное напряжение для пи-
тания анодных и накальных цепей корректора.
С целью минимизации электромагнитных наводок сетевой транс-
форматор (11) выполнен на тороидальном сердечнике.
Электронные фильтры (7, 8) обеспечивают эффективное подавле-
ние пульсаций анодного напряжения входных каскадов корректора.
Принципиальная схема одного канала корректора приведена на
рис. 2.54.
Входной малошумящий усилитель выполнен на лампах Л1 (6С62Н)
и 1/2 Л2 (6Н23П). Лампа 6С62Н типа нувистор работает в режиме мик-
ротоков и обеспечивает необходимое усиление входного сигнала при
малом уровне собственных шумов. Катодный повторитель на первой
половине Л2 обеспечивает преобразование высокого выходного сопро-
тивления первой лампы в низкое выходное сопротивление для оптима-
льного согласования с первой цепью коррекции. Необходимую развяз-
ку между первой и второй цепями коррекции обеспечивает согласую-
щий каскад на второй половине лампы Л2. Буферный усилитель на
двойном триоде 6Н23П выполнен по схеме двухтактного бестрансфор-
маторного усилителя с последовательным включением ламп. Конден-
134
Рис. 2.54. Принципиальная схема одного из каналов фон-корректора
сатор С5 совместно с резистором R9 является фильтром первого по-
рядка и выполняет функцию «рокот-фильтра».
В схеме применены резисторы RIO, Rl 1 типа ВС или ТВО, осталь-
ные резисторы — типа С2-29В; конденсаторы Cl, С4 — типа К31-11;
С2, С6 - типа К78; СЗ - типа К40-У9; С5, С7 - типа МБГО-2.
Фильтр-стабилизатор (рис. 2.55) состоит из параметрического ста-
билизатора на газоразрядных стабилитронах СГ202Б, включенных по-
следовательно, фильтрующих конденсаторов Cl, С2 и балластного ре-
зистора R3.
Рис. 2.55. Принципиальная схема электронных фильтров
135
Опорное напряжение, снимаемое с анода стабилитрона ЛЗ, посту-
пает непосредственно на сетки регулирующих ламп Л1 типа 6Н6П, с
катодов которых снимаются анодные питающие напряжения для пра-
вого и левого каналов корректора. Эти напряжения примерно равны
160 В и определяются суммарной величиной напряжения стабилиза-
ции ламп ЛЗ и Л4. Опорное напряжение на сетки регулирующих ламп
Л2 подается с точки соединения анода и катода стабилитронов ЛЗ,
Л4. Таким образом, напряжение питания входных малошумящих уси-
лителей составляет приблизительно 80 В. Электронные фильтры пра-
вого и левого каналов развязаны друг от друга RC-фильтрами на R1,
С1 и R2, С2.
Блок питания (рис. 2.56) выполнен по традиционной схеме и со-
стоит из сетевого трансформатора, двух выпрямителей (Д1, ДЗ и Д2,
Д4), обеспечивающих питание цепей накала ламп корректора, а также
стабилизатора и фильтров.
Рис. 2.56. Принципиальная схема блока питания
Выпрямитель анодного питания выполнен по мостовой схеме на
полупроводниковых диодах. Электронный стабилизатор выполнен по
136
схеме параметрического стабилизатора с последовательным включе-
нием регулирующего элемента. На вход стабилизатора (анод ЛЗ) по-
ступает выпрямленное напряжение. Величина выходного напряже-
ния, снимаемого с катода ЛЗ, поддерживается на одном уровне за
счет отрицательной обратной связи через усилитель сигнала ошибки
на лампах Л1, Л2. Резистор R4 служит для установки величины вы-
ходного напряжения стабилизатора, конденсатор С4 увеличивает бы-
стродействие цепи обратной связи. В источнике питания применены
резисторы С2-29В, электролитические конденсаторы К50-52. Сетевой
трансформатор выполнен на тороидальном сердечнике из стали 3413,
наружный диаметр сердечника 80 мм, внутренний — 50 мм. Первич-
ная обмотка содержит 1360 витков провода ПЭВ-0,23, экранная —
один слой провода ПЭВ-0,23, вторичная — 1600 витков провода
ПЭВ-0,23, накальные обмотки содержат по 42 витка провода
ПЭВ-0,6.
Усилитель мощности (рис. 2.57) состоит из двух каскадов.
| 1 k—«-----► +250В
С4 220™
Рис. 2.57. Принципиальная схема усилителя мощности
Предварительный каскад выполнен на лампах 6Н8С по схеме
двухтактного каскада с последовательным включением ламп. Выход-
ной каскад выполнен по ультралинейной схеме на пентодах 6П6С.
В усилителе желательно применять резисторы типа ВС или ТВО, не-
сколько хуже — С2-29В. Электролитические конденсаторы — типа
.137
К50-52 или К.50-27, переходные и фильтрующие конденсаторы —
МБГО-2. Выходные трансформаторы правого и левого каналов собра-
ны на сердечниках из пластин Ш20 с толщиной набора 30 мм. Пер-
вичная обмотка содержит (1000 + 300 + 300 + 1000) витков провода
ПЭВ-0,14, вторичная — 82 витка провода ПЭВ-0,69. Питание усили-
теля мощности осуществляется от отдельного источника (на схеме не
показан).
Правильно собранный фон-корректор налаживания практически
не требует.
Описанный фон-корректор демонстрировался на выставке «Рос-
сийский HI-END-2001» и получил высокую оценку слушателей.
138
Глава 3. Конструкции гибридных
и полупроводниковых усилителей
3.1. Схемотехника гибридного усилителя
Эта статья необычная. Хотя автор и справедливо считает, что
главной ее темой является схемотехника гибридных усилителей, он не
останавливается лишь на описании конкретных конструкций. Ее рамки
значительно шире. Она на основе многолетнего конструкторского опыта
подводит итоги анализа многих и многих транзисторных, ламповых и
гибридных схем, опубликованных в последние годы. Этот разбор не толь-
ко интересен и весьма полезен сам по себе (не обязательно с ним полно-
стью соглашаться), он показывает читателям трудный, но единственно
правильный путь к цели.
Е. Васильченко (г. Казань)
В этой статье я решил отказаться от общепринятого правила напи-
сания технических, научных и научно-популярных статей, требующих,
как правило, изложения в третьем лице. Размышления о роли звуко-
воспроизводящих устройств привели меня к выводу, что творческие,
эмоциональные аспекты этой проблемы имеют не меньшее значение,
чем технические (правда, не настолько, чтобы подменять одно другим).
В мире техники, на 100% формализованном, нет места эмоциям
автора. Гораздо больше степеней свободы имеет научный мир, в нем
кипят нешуточные страсти, и порой академические строки «было ис-
следовано..., было показано...» вызывают бурю восторгов или негодо-
вания посвященных. Эта традиция, перенесенная в популярные тех-
нические издания, сыграла злую шутку с радиолюбителями, во мно-
гом предопределив современную ситуацию. В то время как журналы
последних лет повествуют о виниловом и ламповом ренессансе, самое
время удивиться, а куда же все мы смотрели раньше? Ведь были лю-
ди, которые никогда не откладывали на полку сигнальные трансфор-
маторы и не выносили на помойку лампы. Я храню на рабочем столе
неизвестно как попавшую ко мне вырезку из журнала «Радио» с ре-
дакционной статьей 3.5-летней давности под подзаголовком «С XI На-
139
учно-технической конференции в ИРПА» [1]. Без комментариев при-
веду отрывок:
...Работы, проведенные в ИРПА и конструкторских бюро ведущих за-
водов, а также опыт производственной деятельности всех предприятий
отрасли показывают, что эти задачи (быстрейшее внедрение в произ-
водство моделей, стоящих по всем показателям на уровне мировых
стандартов — Е. В) решаются путем транзисторизации и унификации
радиовещательной аппаратуры...
Транзисторизация бытовой радиовещательной аппаратуры позволит
значительно сократить ее габариты, увеличить в 1,5—2 раза надеж-
ность и получить ощутимую экономию электроэнергии и материалов...
(Радио, 1966, № 8, с. 21).
«В центре внимания — транзисторизация и качество», — пишет
неизвестный мне автор. Каждый раз, когда я делюсь своим опытом с
читателями или собеседниками, я вспоминаю эту статью. В ней дово-
дилась до сведения разработчиков генеральная линия на многие годы.
А создание звуковой аппаратуры — это уникальная область человече-
ской деятельности, где практически любой человек, умеющий обра-
щаться с пальником и слесарным инструментом, в меру своей квали-
фикации может оценить ценность идей, заложенных в конструкцию.
Именно поэтому описание или изложение замысла должно быть пер-
сонифицировано и отделено от мнения редакции или товарищей по
цеху. Безличная формула «можно сделать вывод» должна уступить
место честному «я считаю». В меру своих сил я попытаюсь высказать
мысли о транзисторных и гибридных усилителях мощности звуковой
частоты на основе личного опыта.
История создания описываемого здесь усилителя началась доволь-
но давно, более 10 лет назад. В то время еще не было отечественной
аудиофильской прессы, доступ в Интернет имели избранные счаст-
ливчики, а библиотеки уже перестали получать зарубежные журналы.
Главным и самым популярным источником информации по инерции
оставались журналы «Радио» и ПТЭ (Приборы и техника эксперимен-
та). Когда почти все известные схемы транзисторных УМЗЧ за по-
следние 20 лет были повторены и проверены на слух, возник вопрос:
«А что делать дальше?». Нельзя сказать, что во всей массе схем и кон-
струкций не было ничего достойного. Каждый год приносил нового
лидера. Первой вехой транзисторизации стал, несомненно, «высоко-
качественный усилитель», С. Бать, В. Середа [2]. Это был первый «на-
родный» УМЗЧ. По сути он являлся операционным усилителем боль-
шой мощности. Развитие этой темы представляется мне сейчас тупи-
ковой ветвью. Не все то, что хорошо для привода электродвигателей и
других исполнительных механизмов, хорошо для усиления звука. Та-
140
кое построение оказалось необыкновенно живучим и было растира-
жировано в десятках разновидностей, несмотря на плохое звучание.
Транзисторные усилители тех лет вовсе не выиграли войну с лам-
пами. Это лампы без боя отдали ключевые позиции. Листая «Радио»
ламповых времен, нельзя не удивляться, насколько исправно авторы
выполняют решения упомянутой конференции. Просто высококаче-
ственных усилителей как будто не существовало, зато в изобилии бы-
ли представлены «малогабаритные УНЧ», «УНЧ с повышенным
КПД» и т. п. Ламповая тема в массовых изданиях была обречена, и
через несколько лет молодые радиолюбители недоумевали, встречая
сравнение того или иного аппарата с ламповыми монстрами. Ущерб-
ность любительских транзисторных усилителей тех лет не была ни для
кого секретом. Но разработчики трудились без устали, и в конце 70-х
годов уже были весьма достойные по звучанию усилители. Это Qu-
ad-405, схема которого была опубликована в Wireless World в 1978 го-
ду и знакомый нам по статье О. Решетникова в декабрьском номере
«Радио» 1979 года. Без сомнения, более других известен усилитель
Майкла Видерхольда, впервые описанный в 1977 году в Radio femse-
hen electronik. В различных вариациях эта схема публиковалась и в
«Радио» («Радио» № 4/78, «Радио» № 6/89, «Радио» № 11/99).
Благодаря работам М. Отала и Маршалла Лича [3] в 1974—1975 го-
дах усилители избавились от одного вида специфических искаже-
ний — TIM, вызванных ограниченным быстродействием транзистор-
ных каскадов. Примерно в то же время появились работы А. Майоро-
ва и П. Зуева о динамических искажениях в усилителях. Многие
помнят неплохой, правда, не самый простой усилитель А. Витушкина
из июльского номера «Радио» за 1980 год. Очень неплохо звучали мо-
стовые усилители А. Сырицо (особенно из «Радио» №11/82). Много
интересных схемных решений публиковалось в сборниках ПТЭ. По
мере появления высоковольтных и высокочастотных р-п-р-транзисто-
ров усилители становились все более широкополосными, мощными,
линейными. Однако проблема неудовлетворительного звучания в це-
лом оставалась нерешенной.
Масла в огонь подлила статья «Феномен транзисторного звучания»
[4]. Напомню, что авторы сравнивали различные усилители в доволь-
но неплохом окружении (студийные звуковоспроизводящие устройст-
ва и профессиональный спектрометр) и на основе своих наблюдений
сделали выводы, которые приводятся здесь:
[...] Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:
• «транзисторное» звучание не является обязательным свойством
транзисторных усилителей НЧ; его природа, по-видимому, в несо-
вершенстве этих усилителей;
141
• «транзисторное» звучание исчезает при снижении коэффициента
гармоник до 0,03...0,04% во всем рабочем диапазоне частот;
• при современной элементной базе указанный предел коэффициента
гармоник достижим только при достаточной глубине общей ООС
[...].
Теперь, когда нумерация собственных разработок усилителей пе-
ревалила за второй десяток, легко критиковать авторов за некоррект-
ность постановки задачи, но 20 лет назад мне, как и очень многим
любителям, казалось, что найден рецепт хорошего звука. Можно про-
сто, не обращая внимания на длинный хвост искажений, задавить их
глубокой ООС плюс кое-какие дополнительные тимеры. Начиналась
«гонка нулей». Восьмидесятые годы стали черной полосой для звуко-
вой схемотехники.
Чтобы не быть голословным, прокомментирую приведенные цита-
ты. Авторы искали «феномен транзисторного звучания» в усилителях
с глубокими ООС, а это сродни поиску черной кошки в темной ком-
нате. Думается, если в комплекте дополнительно присутствовало бы
по одному усилителю, ламповому и транзисторному, без общей ООС,
результаты эксперимента были бы не так однозначны.
Первым лидером сравнения стал усилитель, собранный М. Личем.
В этом нет ничего удивительного, он действительно лучший в этом
классе (то есть в классе мощных операционных усилителей). Кроме
этого сам М. Лич особо отмечал роль источника питания усилителя,
точнее, его способность обеспечить большой ток. Эту важнейшую
особенность его усилителя никто не учел. И еще несколько моментов,
на которые в то время мало кто обратил внимание. Такая характери-
стика звучания, как «транзисторность», является субъективной, и рас-
пространять на всех слушателей опыт собственного восприятия про-
сто некорректно. И самое главное, отсутствие ощущения «жесткости»,
«транзисторности» необходимо, но вовсе не достаточно для усилителя
высокого класса. Читатели современной аудиопрессы легко назовут
еще с десяток признаков, по которым оценивается качество звучания.
Примерно в это же время появился усилитель Ю. Митрофанова,
схема которого приведена в статье (рис. 3.1). По заявлению автора, он
звучал лучше всех остальных. Объяснить это несложно. Усилитель на-
пряжения (УН) этого УМЗЧ, выполненный на V5, V6, имеет неболь-
шой собственный КНИ (0,15%) и достаточно большую мощность.
Цепь параллельной ООС имеет минимально возможную длину, она
гораздо короче, чем в традиционных усилителях, и подается на ин-
вертирующий вход УН. Собственная нелинейность выходного каскада
также относительно невелика. Такой выходной каскад использован в
Рис. 3.1. Усилитель Ю. Митрофанова
142
143
знаменитом QUAD-303 и в Бриге [5]. Если к этому добавить мощный
низкоомный источник питания, то этих факторов вполне достаточно,
чтобы усилитель зазвучал. А величина КНИ 0,02% — лишь следствие
особенностей топологии, а не причина хорошего звучания.
Гонка нулей достигла вершины в 1989 году с публикацией Н. Су-
ховым знаменитого УМЗЧ высокой верности, основой которого явля-
ется усилитель М. Видерхольда (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Усилитель М. Видерхольда, 25-ваттная версия
Его повторили и продолжают повторять (на современной элемент-
ной базе) тысячи любителей. Спектр отзывов о его качестве очень
широк, и это естественно. Сколько людей — столько и мнений. Ком-
плекты у всех разные. Большинство им очень довольно. Многие
утверждают, что ничего лучше не слышали. Я уверен, что это правда,
но как быть с недовольными? А таких — немало; это, прежде всего,
владельцы ламповых аппаратов, хороших акустических систем, про-
сто опытные слушатели. Попробуем разобраться, в чем тут дело. Пер-
вое, что приходит в голову, это то, что у всех слушателей разные акус-
тические системы. Сам Н. Е. Сухов считает сво"ей заслугой не столько
создание схемы усилителя, сколько оснащение его устройством ком-
пенсации сопротивления проводов. Возможно, влияние сопротивле-
144
ния проводов на демпфирование системы АС — кабель — УМ и акту-
ально для усилителей с нулевым выходным сопротивлением, но ведь
не у всех усилителей выходное сопротивление формируется отрицате-
льной обратной связью. К тому же было бы ошибкой считать, что ха-
рактер звучания комплекса определяется только коэффициентом дем-
пфирования. Основные претензии относятся к точности передачи
средних и высоких частот. Часто говорят, что этот компенсатор «раз-
мазывает» звучание. На средних и высоких частотах в АС возникают
нелинейные эффекты, с которыми никакие устройства формирования
выходного сопротивления справиться не могут. Подробно об этом
С. Агеев писал в [6].
Различия в конструкции блоков питания этого усилителя также не
позволяли произвести корректную его оценку. Самый многообещаю-
щий усилитель 80~х годов был собран мной в металле с соблюдением
всех правил монтажа подобных устройств. Сравнение с другими само-
дельными конструкциями не выявило никаких преимуществ. К слову
сказать, измеренный КНИ всех этих усилителей не превышал 0,02%.
Уверенность в правильности выбранного пути пошатнулась. Требова-
лись новые идеи.
В первую очередь было решено проверить влияние ООС и различ-
ных схемных топологий. Глубокая отрицательная обратная связь пер-
вой попала в черный список. Прототипом усилителя с номером 6 стал
«Усилитель без общей ООС» [7]. Авторы применили хорошо извест-
ные в схемотехнике узлы, двухтактный эмиттерный повторитель на
входе, двухтактное масштабирующее токовое зеркало в качестве уси-
лителя напряжения и составной эмиттерный повторитель на выходе в
качестве усилителя тока. Они очень элегантно обошли проблему
дрейфа постоянной составляющей на выходе усилителя — поставили
на выходе электролитический конденсатор большой емкости и при-
менили однополярное питание. Возможно, если бы у меня тогда были
конденсаторы звуковых серий Black Gate или Etna Cerafine, это реше-
ние меня бы и удовлетворило. Лучшими «электролитами» тогда были
К50-18. Обойти эту проблему оказалось непросто. Усилитель был пе-
реведен на двуполярное питание, выходной конденсатор исключен.
Для получения большей мощности напряжение было увеличено до
2 х 30 вольт, номиналы элементов были пересчитаны, а цепь смеще-
ния заменена традиционной (рис. 3.3).
Попутно выяснилось, что усилитель лучше (устойчивее) работает с
обычными, а не составными транзисторами. Началась борьба со сме-
щением нуля на выходе. Усилитель напряжения, собранный по схеме
токового зеркала, очень чувствителен ко всем возмущающим факто-
рам: нестабильности источников питания, температуре и ее градиенту
145
Рис. 3.3. Усилитель без общей ООС (№ 6)
внутри конструкции, разбросу номиналов элементов и, самое главное,
к параметрам транзисторов. Если вычислить общий коэффициент
усиления УН по приближенным формулам, приведенным в статье, то
он окажется равным примерно 7 (для выходной мощности 25 Вт). На
самом деле с таким коэффициентом на выход передаются (не считая
полезного сигнала, разумеется) пульсации питания или, в случае дву-
полярного питания, — разница пульсаций положительного и отрица-
тельного полюсов. Именно по этой причине авторы схемы примени-
ли в питании фильтр R19C5.
Рассмотрим каскад на VT4 (рис. 3.3). Его усиление примерно рав-
но
К.
отношению резисторов в коллекторе и эмиттере, то есть
7?15
----= 100. Поэтому малейший дрейф напряжения эмиттер-база
R12
любого из транзисторов, входящих в состав каскада, приведет к зна-
чительному изменению режима. Если этот дрейф вызван общим из-
менением температуры в корпусе и температура всех транзисторов из-
меняется одновременно, то изменение тока VT4 и VT6 будет одинако-
вым по величине, противоположным по направлению и не приведет к
изменению потенциала на выходе. Это возможно только в идеальном
случае, когда транзисторы VT4 и VT6 полностью идентичны. На
146
практике не существует двух одинаковых транзисторов и, тем более, с
разной проводимостью. Различие величин Л2| и Ub3 транзисторов кас-
када приведет к существенному различию токов коллектора, а следо-
вательно, и к смещению нуля на выходе.
Если применить транзисторы, рекомендованные в статье, без под-
бора, то, скорее всего, смещение будет около 0,5—I В в лучшем слу-
чае. Причем при изменении температуры внутри корпуса смещение
также изменится из-за различного температурного дрейфа параметров
транзисторов. Кроме этого, коэффициент усиления и выходное на-
пряжение плеч по переменному току также будут различными. В не-
которой мере это различие усиления можно скомпенсировать под-
строечным резистором R9. Балансировать УН по постоянному току
изменением резисторов, входящих в состав каскада, нельзя, так как
при этом изменится усиление и по переменному току.
Нагрузка каскада состоит из двух параллельно соединенных вет-
вей, линейной и нелинейной. Резисторы R15 и R17 образуют линей-
ную низкоомную (около 5 кОм) ветвь. Усиление, КПД и выходное
сопротивление каскада определяется именно ими. Входное сопротив-
ление оконечного каскада весьма нелинейно, но значительно выше
(не менее 100 кОм). Поэтому составляющая выходного тока УН, ухо-
дящая в нелинейную ветвь нагрузки, относительно невелика — неско-
лько процентов, и ее можно не учитывать.
Разберем подробнее работу каскада усилителя напряжения. Режим
работы по постоянному току задается величиной сопротивления R10.
Ток через него примерно равен 1,2 мА: I
бирующего токового зеркала таковы, что
1уТ4
Свойства масшта-
ЯЮ
R12 .
=----= 3. Следователь-
АН
но, ток через транзисторы VT4 и VT6 равен 3,6 мА. Величина тока по-
коя должна выбираться таким образом, чтобы при изменении тока
через транзистор под действием сигнала его коэффициент усиления
оставался, по возможности, неизменным. Зависимость Л21э от тока
эмиттера — это одна из двух основных причин возникновения нели-
нейных искажений в транзисторных каскадах. Поэтому при выборе
транзисторов и режима их работы следует учитывать соответствующие
характеристики. К сожалению, тогда, более 10 лет назад, документа-
ция на транзисторы была практически недоступна любителям. Поэто-
му режим пришлось подбирать приблизительно, по минимуму иска-
жений на выходе всего усилителя.
Максимальное выходное напряжение каскада близко к напряже-
нию питания. Следовательно, переменное напряжение на выходе УН
147
может составлять в нашей схеме около 20 В. На практике после
15 вольт уже начиналось мягкое ограничение. Это обусловлено недо-
статочной величиной тока покоя VT4, зато вполне соответствовало
мощности акустических систем — 50 Вт. При увеличении тока покоя
до 5 или даже 10 мА мощность и линейность усилителя должна возра-
сти, однако такой цели не ставилось. Усиление каскада на VT4 —
около 100, значит, к базе VT4 приложено 0,15 В. Проверим: 15 В на
нагрузке R15 = 10 кОм будет при токе 1,5 мА. Значит, переменный
ток VT4 составляет 1,5 мА, а падение напряжения сигнала на
R12 = 100 Ом составит 0,15 В. Чтобы выяснить, какая часть этого на-
пряжения приложена непосредственно к переходу база—эмиттер,
вспомним, что объемное сопротивление эмиттера транзистора прямо
пропорционально температуре и обратно — току:
где <рг — так называемый температурный потенциал, при комнатной
температуре приблизительно равный 26 мВ. При постоянном токе че-
рез VT4, равном 3,6 мА, сопротивление его эмиттера составит 7 Ом.
Переменный ток величиной 1,5 мА создаст на нем падение напряже-
ния 10 мВ. Еще одно полезное соотношение: каждый милливольт пе-
ременного напряжения, приложенный к р-п-переходу, добавляет 1%
уровня второй гармоники в выходном токе. При таком сигнале на пе-
реходе VT4 выходной ток будет содержать 10% искажений. Через ре-
зистор R12 величиной 100 Ом создается местная отрицательная об-
ратная связь. Ее глубина равна отношению сопротивлений R12 и гэ,
то есть 100/7 = 14. Эта ООС уменьшает уровень второй гармоники в
14 раз. То есть транзистор VT4 в таком режиме вносит 0,6% искаже-
ний. В двухтактных каскадах должна происходить компенсация чет-
ных гармоник, при условии полной симметрии каскада. На самом де-
ле усиление плеч всегда немного различается. Поэтому можно счи-
тать, что уровень второй гармоники составляет от нуля до 0,3%, в
зависимости от степени симметрии. Уровень третьей гармоники при
такой величине сигнала на переходе обычно в 10...20 раз меньше
уровня второй и она не компенсируется. Можно ожидать ее уровень
0,03...0,06%. На высоких частотах асимметрия плеч увеличивается и
компенсация четных гармоник высоких порядков не так эффективна.
Второй источник искажений — нелинейность базового тока VT4.
Ее также можно оценить по графику зависимости усиления от тока.
Поскольку требуемых данных у нас нет, отечественная промышлен-
ность не слишком любезна с разработчиками, воспользуемся типич-
148
ными величинами для импортных транзисторов общего назначения.
К примеру, возьмем р-п-р-транзистор 2N3906 фирмы ROHM. По па-
раметрам он примерно соответствует (или лучше) КТ3108 и КТ313.
Согласно графикам с Web-сайта фирмы [8], при изменении тока
эмиттера от 1 до 4 мА (то есть на 300%) й2|Э изменяется со 110 до 140
(на 25%), рис. 3.4. Это — значительная нелинейность, современные
транзисторы для аудиоприменений обладают гораздо лучшими харак-
теристиками.
Рис. 3.4. Зависимость коэффициента усиления транзистора 2N3906 от тока
коллектора
Типичная для малосигнальных каскадов величина изменения тока
эмиттера 10...15% от тока покоя. Другими словами, за период сигнала
коэффициента передачи тока базы изменяется на 0,5... 1 %. Соответст-
венно изменяется и ток базы. В нашем случае ток базы составляет
I 3 6
= —— = 30 мкА. Нелинейная компонента базового тока, рав-
120 Р
ная 1%, составит 0,3 мкА. Переменный ток базы VT4, протекая через
выходное сопротивление предыдущего каскада, создает на нем паде-
ние напряжения, приложенное к базе, и в этом напряжении присутст-
вует нелинейная компонента. Выходное сопротивление предыдущего
каскада определяется, в основном, цепью R8R9. Выходное сопротив-
ление составного эмиттерного повторителя VT1VT2 составляет едини-
цы-десятки Ом, и его можно не учитывать. Нелинейная компонента
тока базы VT4, протекающая по цепи R8, R9, создаст на ней падение
напряжения 0,3 мкА х 3,3 кОм = 1 мВ. Это амплитудное значение, от
пика до пика. Эффективное значение меньше в 2-72, или приблизите-
льно в 3 раза, т. е. 0,3 мВ. Как мы помним, полезный сигнал на базе
VT4 составляет 150 мВ, следовательно, ток базы уже содержит
0,3/150 = 0,2% искажений. Все, что говорилось о компенсации иска-
жений четных порядков, применимо и для токов базы.
149
Экспресс-анализ работы этого усилителя напряжения дает нам
возможность сделать некоторые выводы.
• Первый и очевидный: в авторском (журнальном) варианте уси-
лителя транзисторы работают в неоптимальном режиме. Для по-
вышения линейности ток покоя каскада следует увеличить в не-
сколько раз, ведь даже при 10 мА рассеиваемая мощность не
превысит максимально допустимую.
• Второй вывод касается выбора транзисторов для подобной схе-
мы. Это должны быть современные высоколинейные транзисто-
ры. КТ313 и КТ3117, и уж тем более КТ502/ К.Т503 не являются
комплементарными парами. С ними практически невозможно
получить приемлемый КНИ. Комплементарные пары должны
тщательно подбираться по h2l3 и U сэ. Только в этом случае мож-
но обеспечить стабильность рабочей точки и низкий уровень ис-
кажений. Дополнительно обеспечить термостабильность рабочей
точки усилителя напряжения можно конструктивными мерами.
Развести печатную плату пришлось так, чтобы все четыре тран-
зистора находились рядом и их можно было накрыть колпаком.
Без него любое дуновение ветерка на плату вызывало дрейф ну-
ля на выходе. Мне удалось довести потенциал на выходе каналов
усилителя до 25 и 50 мВ без применения дополнительной балан-
сировки.
• Третий вывод может показаться несколько неожиданным, но не
следует забывать, что это небольшое исследование затевалось с
целью разобраться во влиянии ООС на звучание. На мой взгляд,
вводить общую ООС в подобный усилитель не только не имеет
смысла, но и вредно с точки зрения качества звучания. Обрат-
ной связью можно охватывать каскады, изначально линейные, и
тогда она выполнит свое назначение. А именно: обеспечит ста-
бильность параметров схемы во времени и в разных условиях
эксплуатации. В анализируемой схеме эта стабильность обеспе-
чивается параметрически, то есть применением компонентов с
точно заданными параметрами. Если параметры компонентов
будут выбраны случайным образом, схема разбалансируется и
становится источником искажений. Использование ООС для ис-
правления этой кривизны приводит только к изменению спект-
рального состава искажений в сторону увеличения номера гар-
моник, но не к их устранению. Чем выше степень симметрии
исходного усилителя, тем меньше «работы» будет для ООС.
Для реализации всех возможностей этого усилителя напряжения
мне пришлось несколько раз переразводить печатную плату и менять
конструкцию усилителя. В промежуточных вариантах УН даже поме-
750
щался в термостат. Самым сложным было подобрать четыре пары
комплементарных транзисторов. После тщетных попыток выбрать та-
кие пары из КТ3117, КТ313, КТ3108, КТ502, КТ5ОЗ с помощью про-
стейшего стенда и тестера, я взял по 50 штук никому не известных
корейских транзисторов С8050, С8550, они же S8050, S8550. Их ха-
рактеристики найти не удалось, поэтому я заглянул в отдел входного
контроля одного из заводов. Вооружившись автоматическим испыта-
телем транзисторов, я проверил максимально допустимое напряжение
между коллектором и эмиттером и отсортировал их по й2122и Ue3. Рост
обратного тока коллектора начинался при напряжении выше ПО В.
Коэффициент передачи тока базы оказался в пределах 150—220 как
для n-p-и, так и для р-и-р транзисторов. При изменении тока эмитте-
ра в пределах 1 — 10 мА й21Э изменялся незначительно. После этого по-
добрать пары и закончить усилитель оказалось совсем простым делом.
Выходной эмиттерный повторитель с шунтовым компенсатором я
специально не настраивал, ограничившись подбором тока покоя вы-
ходных транзисторов по минимуму искажений. При токе 300 мА авто-
матический измеритель нелинейных искажений С6-11 показывал ми-
нимум, около 0,1—0,15%. Каждый канал усилителя питадся от парамет-
рического стабилизатора, рис. 3.5. Нагрев транзисторов стабилизатора
незначителен, поэтому оказалось возможным крепить уголки, на кото-
рых они установлены, прямо к дюралевому днищу, через слюдяную
прокладку. Печатные платы усилителя, размером 70 х 80, привинчены
прямо к радиаторам выходных транзисторов, которые имеют площадь
Рис. 3.5. Блок питания усилителя № 6
151
600 кв. см на канал. Радиаторы имеют хороший тепловой контакт с
днищем и массивной передней панелью. Нагрев усилителя во время
работы не превышает 60—70 °C. Тороидальные трансформаторы пита-
ния мощностью 80 Вт — отдельные для каждого канала.
Прослушивание усилителя показало, что время на поиски было
затрачено не зря. Усилитель обладал на редкость мягким и деликат-
ным голосом. Особенно хорош был среднечастотный диапазон. Разре-
шающая способность и детальность звучания была выше, чем у всех
его предшественников. Самые верхние регистры он смягчал, в то вре-
мя как традиционные, из «Радио», просто превращали их в «песок».
Несмотря на совершенно непригодную по нынешним меркам комп-
лектовку (К73-17, К50-18 и не самые лучшие транзисторы), этот уси-
литель до сих пор не имеет конкурентов по качеству звучания среди
так называемого «доступного Хай-энда» и радует своего владельца
возможностью слушать любимые записи, а не тестовые диски.
Надо признать, что эксперимент оказался очень информативным.
Опыт, полученный при конструировании усилителя № 6 без общей
ООС, задал направление дальнейших разработок. Анализ схем и резу-
льтаты прослушивания вполне согласуются с современными неглас-
ными правилами звуковой схемотехники. В последние годы, когда
Интернет превратился из символа непонятной роскоши в необходи-
мый инструмент, самодельщики получили прекрасную возможность
общения и обмена опытом как между собой, так и с разработчика-
ми-профессионалами. Специфика применения транзисторов в звуко-
вых схемах понемногу становится доступной широким кругам самоде-
лыциков. Единого рецепта построения хорошего усилителя как не
было, так и нет, но есть некоторые общие принципы, к которым рано
или поздно приходит большинство конструкторов. Важность того или
иного принципа все разработчики оценивают по-разному; эта шкала
ценностей не является линейной, постоянной и абсолютной, ведь она
зависит от множества субъективных факторов. Поэтому я привожу
свой собственный, обусловленный более чем 20-летним опытом по-
строения усилителей, список самых важных требований к конструк-
ции УМЗЧ в порядке убывания значимости. Разумеется, никто не ме-
шает конструктору принести любой из пунктов списка в жертву ка-
кой-либо дополнительной идее.
• Источник питания должен обеспечивать оконечный усилитель
током сколь мощным, столь и чистым. В современных интерпре-
тациях усилитель часто представляют модулятором тока. Поэтому
качество тока, питающего выходные каскады, должно быть на-
столько высоким, насколько это позволяет бюджет разработки.
Блок питания является полноценным участником звукового трак-
152
та со всеми вытекающими последствиями. Яюбой источник вто-
ричного питания содержит реактивные элементы, образующие
фильтры. Для фильтров определены такие параметры, как пере-
ходная характеристика, добротность, волновое сопротивление.
Влияние этих факторов на звучание в литературе практически не
рассматривается. А ведь это хорошо известные, легко измеряемые
и в то же время очень сильно влияющие на звук параметры.
Одним из важнейших узлов является усилитель напряжения.
Возможно, этот пункт не так очевиден, как предыдущий, да и не
все усилители построены по схеме УН—УТ, но многие конструк-
торы отмечают, что как ламповые, так и транзисторные выход-
ные каскады «прозрачны» для звука, а «голос» усилителя опреде-
ляется драйверным каскадом либо УН, соответственно. Челове-
ческий слух, особенно тренированный, обладает исключительно
высокой чувствительностью к спектральному составу искаже-
ний. Небольшие различия мощности четных и нечетных гармо-
ник, отличие в скорости убывания спектральной плотности, на-
личие или отсутствие доминантных гармоник воспринимаются
как изменение характера звучания. В УН динамический диапа-
зон усилительного элемента обычно используется полностью и
рабочая точка при этом захватывает наибольший участок ампли-
тудной характеристики. Ее нелинейность здесь проявляется наи-
более явным образом. Поэтому все элементы имеют свой собст-
венный спектр искажений, своего рода штрих-код, по которому
их безошибочно узнают на слух.
Количество каскадов должно быть наименьшим. Неважно, тран-
зисторный или ламповый, но каждый дополнительный каскад
вносит дополнительную нелинейность. Оговорок в этом пункте
много, как, впрочем, и во всех остальных. Получение максима-
льного усиления от каскада может ухудшить стабильность, а с
ней и линейность. Значит, существует некий баланс между глу-
биной местной ООС и величиной усиления каскада. Задача кон-
структора и состоит в поиске компромисса.
Качество комплектующих, как активных, так и пассивных дол-
жно быть адекватным. Абсолютно бесспорный пункт. Вопрос
только в том, что считать важным, а что второстепенным. Чаще
всего этот вопрос тесно связан со степенью тренированности
слуха и толщиной кошелька.
Продуманное конструктивное исполнение и температурный ре-
жим. Речь идет в первую очередь о виброизоляции, гак как бо-
льшинство радиоэлементов обладает заметным микрофонным
эффектом. Расчет звуковых полей в устройствах очень сложен,
/5.?
поэтому конструкторы обычно пользуются эмпирическими дан-
ными и собственным опытом. Температура внутри корпуса ска-
зывается не только на сроке службы элементов, но и заметно
влияет на звучание.
Формирование этих принципов для меня началось именно с опи-
санных выше экспериментов.
В следующей разработке я решил проверить действие принципа
минимализма на усилителе № 8 (номером 7 был ламповый усили-
тель-корректор для винилового проигрывателя). От предыдущих ра-
бот остались собранные платы УМЗЧ ВВ, они и стали макетами для
исследования нелинейности различных каскадов. Первым испытуе-
мым стал выходной эмиттерный повторитель, он потом вошел в схему
предлагаемого усилителя без изменений, рис. 3,6.
Рнс. 3.6. Выходной каскад усилителя № 8
Анализ схемотехники. Ток покоя всех трех каскадов задается рези-
сторами R3, R4, а регулируется переменным резистором R2. Транзи-
стор VT7 традиционно закреплен на радиаторе выходных транзисто-
ров и выполняет функцию установки и термосгабилизации тока по-
коя. Резисторы R6, R7 добавлены для обеспечения устойчивости
усилителя во время настройки, когда длина соединительных проводов
достаточно велика. Иногда такие же резисторы требуются и в базах
154
выходных транзисторов. Обычно выходной каскад подключается к
усилителю напряжения либо верхним (по схеме), либо нижним пле-
чом. Первый каскад повторителя всегда работает без отсечки, в клас-
се А. Через VT1 и VT2 протекает один и тот же ток сигнала, напряже-
ния на их эмиттерах должны быть в точности равны по амплитуде.
Поэтому считается допустимым возбуждать выходной каскад в одном
плече. Это правильно только для традиционной схемотехники, когда
транзистор, задающий смещение (VT7), находится в цепи коллектора
каскада усиления напряжения. УН имеет большое выходное сопро-
тивление, особенно при включении с общей базой, и обычно (если
схема несимметричная, то есть возбуждаемая только с одной сторо-
ны) нагружен на источник тока, у которого еще большее выходное
(мегомы). Ток через транзистор VT7 практически отсутствует. Нам же
пришлось заменить источники тока резисторами. В этих условиях че-
рез стабилизирующий транзистор VT7 течет заметный переменный
ток. Его динамическим сопротивлением и его нелинейностью уже не-
льзя пренебрегать. Постоянный ток через этот транзистор примерно
равен 1 мА (задающие ток резисторы по 43 кОм от питания 44 В).
Сам транзистор включен с усилением в 6 раз, так как он задает сме-
щение на 6 р-п-переходов. Поэтому его динамическое сопротивление
в таком включении в 6 раз больше сопротивления его эмиттера. Как
уже говорилось, при таком токе сопротивление эмиттера составляет
25 Ом. Получаем, что сопротивление VT7 по переменному току
150 Ом. Значит, на второе плечо сигнал подается чуть ослабленным,
на 3,5% (150 Ом/43 кОм = 0,035). Это дает около 0,17% четных гармо-
ник. Конденсатор С2 включается для шунтирования динамического
сопротивления VT7, и это значительно уменьшает КНИ. Правильнее
будет подавать сигнал на оба плеча одновременно. В обычных усили-
телях (то есть в операционных усилителях постоянного тока) шунти-
рование также улучшает характеристики, но это связано с улучшени-
ем симметрии базовых цепей на ВЧ. Блокировка разности фаз в поло-
винах двухтактного каскада подавляет искажения, вызываемые
неравенством задержек в плечах.
При питании выходного каскада напряжением 44 В максимальное
амплитудное значение выходного сигнала будет меньше примерно на
4 вольта. Это падение складывается из напряжения насыщения вы-
ходных транзисторов (около 1... 1,5 В) и падения на эмитгерных рези-
сторах R9, R10 (также около 1 В). Кроме этого по 0,65 В останется на
эмитгерных переходах всех трех каскадов: ведь напряжение сигнала
на базе VT1 не должно быть выше напряжения питания во избежание
пробоя коллекторного перехода. Амплитудное значение выходного
напряжения 40 В на активной нагрузке 4 Ом дасг 10 А коллекторного
755
тока. Это много для выбранного типа транзисторов. При таком токе
граничная частота и усиление транзисторов сильно падают. Относите-
льно линейными транзисторы остаются до тока 2...3 А. Даже лучшие
импортные транзисторы, специально разработанные для аудиоприме-
нений, теряют усилительные и частотные свойства при увеличении
тока коллектора выше 5...6 А. Кроме того, при снижении напряжения
коллектор-эмиттер до нескольких вольт емкость коллекторного пере-
хода возрастает в десять и более раз. Поэтому данный каскад нежела-
тельно использовать в таком режиме из-за больших искажений.
иг
Выходная мощность составит Р = —— - 200 Вт, если позволит блок
2Я„
питания. Каждый транзистор в этом случае рассеивает
расе
= 50 Вт (в классе В), что вполне допустимо при нали-
чии достаточно эффективных радиаторов. Но все же на 8-омную на-
грузку усилитель работает значительно лучше, это подтверждают и из-
мерения. Если нагрузка имеет реактивную составляющую, то рассеи-
ваемая мощность и коллекторные токи увеличиваются.
Коэффициент передачи тока базы высококачественных выходных
транзисторов обычно составляет 70...80 на линейном участке и до
25...30 в области больших токов. Для отечественных транзисторов эти
величины несколько ниже, в 1,5...2 раза. Для целей расчета обычно бе-
рутся минимальные величины, ведь в производстве аппаратуры отбор
компонентов обычно не допускается. Нам же никто не помешает ото-
брать транзисторы по коэффициенту усиления и задать типовые, а не
минимальные величины. Несмотря на то что транзисторы в эмиттер-
ном повторителе охвачены 100-процентной отрицательной обратной
связью, симметрию лучше обеспечивать конструктивными мерами.
Амплитуда тока базы составит 1Б = 13//;21Э = 10 А / 30 = 0,3 А. Такой
ток должны отдать предвыходные транзисторы. В реальных условиях эк-
сплуатации амплитуда тока транзисторов VT3, VT4 не превышает
100 мА, но и это немало. При таком токе немногие транзисторы средней
мощности могут работать на линейном участке характеристики.
Среди отечественных транзисторов совсем нет таких, которые
имели бы протяженный участок с постоянным h2l3, хорошие частот-
ные свойства и были бы комплементарными. Поэтому приходится
применять либо совсем низкочастотные и нелинейные КТ850/КТ851,
либо, при снижении мощности, КТ940/КТ9115 или КТ639/КТ961.
И те, и другие не являются комплементарными парами, так как име-
ют значительные различия коэффициентов усиления и граничной ча-
стоты среза.
156
Забегая вперед, замечу, что транзисторы для выходных каскадов
ТВ или компьютерных дисплеев имеют хорошие частотные свойства и
высокую линейность, как, например, 2SA1380/2SC3502 от Sanyo. Они
будут очень хороши в первом каскаде эмиттерного повторителя. Если
бы этот усилитель делался сейчас, во второй каскад я бы поставил до-
ступные импортные пары 2SC1837/2SC4793 или 2SB649/2SD669. На
выход можно было поставить Samsung TIP41C/T1P42C, Toshiba
2SA1302/2SC3281, Mospec или SanKen 2SC2922/2SA1216, Motorola
MJ 15003/Mj 15004 и т. п., но в то время они были недоступны. К тому
же мне был интересен вклад каждого компонента, поэтому транзисто-
ры по параметрам не подбирались, были только отбракованы экземп-
ляры с низким усилением или заметной утечкой. Питание осуществ-
лялось от нестабилизированного источника достаточной мощности.
Первый вопрос, который предстояло разрешить, — какой ток по-
коя выставлять. Для этого на вход эмиттерного повторителя подавал-
ся сигнал с генератора ГЗ-118, который обладает довольно малыми
собственными искажениями даже без дополнительных фильтров.
Усилитель нагружался резистивным эквивалентом нагрузки 4 или 8
Ом, а сигнал контролировался осциллографом и автоматическим из-
мерителем нелинейных искажений С6-11. Большинство измерений
производилось на частоте 1 кГц. При токе покоя 100 мА усилитель
тока почти во всем диапазоне мощностей показал стабильный резуль-
тат — КНИ около 3%. И только для малого сигнала, когда выходные
транзисторы работают без отсечки, в классе А коэффициент гармоник
опускается до 0,5...0,6%. Увеличив ток покоя до 3 А, получаем
0,6...0,7% на выходной мощности до 20...30 Вт.
Здесь стоит сделать большое отступление, касающееся кроссовер-
ных искажений. На малом сигнале, пока ток сигнала через транзисто-
ры (или лампы) меньше тока покоя, транзисторы плеч работают на
нагрузку одновременно, затем при повышении уровня один из тран-
зисторов закрывается. Это эквивалентно увеличению выходного со-
противления вдвое. То есть динамическая характеристика имеет рез-
кий излом. Можно «увидеть» кроссоверные искажения так: подклю-
чая и отключая нагрузку на малом уровне, засечь осциллографом
«просадку» сигнала на выходе. Затем увеличить уровень и проделать
ту же операцию. Пока усилительные элементы работают одновремен-
но, они практически не замечают изменения нагрузки, при переходе в
класс В просадка более заметна.
На практике механизм несколько сложнее, так как выходное со-
противление транзисторов зависит от тока через них, кроме того, по-
следовательно с ними включены стабилизирующие резисторы R9,
R10. Номинал этих резисторов сильно влияет на величину кроссовер-
757
ных искажений. Есть некоторое их сопротивление, которое при дан-
ном токе покоя обеспечивает минимум искажений. Оптимум получа-
ется тогда, когда выходное сопротивление всего усилителя менее все-
го меняется при переходе от малого сигнала, когда активны оба
плеча, к большому, когда одно плечо закрывается. То есть надо по-
считать выходное сопротивление для малого сигнала (выходное на-
пряжение — около нуля) и для большого, когда ток эмиттера больше
тока покоя в несколько раз.
Для мощных транзисторов упрощенная формула вычисления со-
противления тела эмиттера не применима, отечественные транзисто-
ры никогда не сопровождались подобными данными, поэтому воспо-
льзуемся данными из Интернета.
На сайте датской фирмы LCAudio приведено описание усилителя
The End Millenium [9]. Это усилитель без общей ООС, поэтому все
сказанное выше касается и его. В выходном каскаде использованы
200-ваттные SanKen 2SC2922 и 2SA1216, одни из лучших современ-
ных выходных транзисторов. Приведу таблицу зависимости сопротив-
ления эмиттера от тока нагрузки, взятую оттуда. Основная особен-
ность, выделяющая эти транзисторы — относительно медленный спад
выходного сопротивления на больших токах, — весьма полезна для
уменьшения искажений. У других мощных транзисторов выходное со-
противление (а также коэффициент усиления и граничная частота)
при больших токах гораздо ниже.
Таблица 3.1
Ток нагрузки Сопротивление, Ом
100мА 0,2 I
500 мА 0,10
1 А 0.09
5А 0,08
10А 0,07
На малом сигнале выходное сопротивление усилителя составит
R.Z. = ~ <R,V + R9) = ~ (0,2 + 0,1) = 0,15 Ом.
На большом сигнале Rptix = Rmp + R9 = 0,09 + 0,1 = 0,19. Разница, хоть
и не двухкратная, но есть. Следовательно, есть и нелинейные искаже-
ния, обусловленные изломом динамической характеристики. Посчита-
158
ем другие комбинации тока покоя и сопротивлений стабилизирующих
резисторов. Критерием линейности будет относительный прирост вы-
ходного сопротивления за время роста тока от нуля до максимума:
= (^s~ Ам)/7?д/ в процентах; сопротивление транзистора получим
интерполяцией табличных данных:
Таблица 3.2
№ Ток, мА R9, R10 Rm, Ом Rgj Ом
1 100 0,1 0,15 0,17...0,2 13...30
2 350 0,1 0,12 0,17-0,2 41...67
3 350 0,2 0,17 0,27—0,3 58-76
4 500 0.1 0,1 0,17...0,19 70-90
5 50 0,1 0.17 0,18.,.0,25 5-47
6 100 0 0,1 0,1...0,07 0...-30
Как видно из таблицы, стабилизирующие резисторы сильно влия-
ют на нелинейность выходного сопротивления. Их влияние тем боль-
ше, чем больше выбран ток покоя. Меньше всего изменяется выход-
ное сопротивление усилителя совсем без этих резисторов (строка 6) и
Иге End Millenium’a (строка I). В статье «Current dumping: does it real-
ly work?» (Wireless World, 1978 год) Vanderkooy и Lipshits особенно
подчеркивали достоинство усилителей, работающих в классе В, — у
них нет кроссоверных искажений. Я думаю, что простенький Current
dumping усилитель (Радио № 9, 1985 г.), как и знаменитый Quad-405,
неплохо звучит именно поэтому. Завершая анализ этой части схемы,
отмечу, что «бесшовная» стыковка полуволн возможна в том случае,
если транзисторы имеют идеальные (то есть логарифмические)
вольт-амперные характеристики, а сопротивления эмиттера и базы
равны нулю. Если напряжение на базовом переходе одного из транзи-
сторов возрастает на 100 мВ, ток эмиттера возрастет в 10 раз. При
этом напряжение на переходе второго транзистора уменьшится на
100 мВ и ток его эмитгера уменьшится в 10 раз, но не прекратится.
Суммарная характеристика при этом не является линейной, но зато
отсутствует резкий излом, приводящий к появлению гармоник высо-
кого порядка. В реальных условиях сопротивления в цепях электро-
дов транзистора имеют ненулевую величину, поэтому уменьшение то-
ка эмиттера закрываемого плеча происходит быстрее, чем по лога-
рифмическому закону. Поэтому переключение плеч происходит
159
быстрее и, самое главное, с полной отсечкой тока закрываемого пле-
ча. Если не приняты дополнительные меры, коммутационные иска-
жения имеют высокий порядок и практически не ослабляются цепью
ООС. Следствием всего сказанного является наличие некоторой обла-
сти оптимального режима. Это интуитивно угадывается и без всяких
мысленных экспериментов. Однако чаще всего любители делают не-
правильный вывод, считая, что ток покоя должен быть как можно
выше. На самом деле оптимальный ток покоя выходного каскада за-
висит от множества факторов, среди которых определяющими явля-
ются сопротивления эмитгерных резисторов и параметры применен-
ных транзисторов. Разумеется, если весь усилитель работает в классе
усиления А (то есть ток через транзисторы не прекращается никогда),
многие описанные проблемы снимаются автоматически. Но все же
истинный класс А в транзисторных усилителях большой мощности
реализовать довольно трудно. На смену одним проблемам приходят
другие. Косвенным показателем сложности может служить практиче-
ски полное отсутствие на рынке таких усилителей. На память прихо-
дят только монстры Mark Levinson, AM audio, однотактные усилители
Нельсона Пасса да старый 12-ваттный Sugden А21. Многие произво-
дители, объявляя усилители как «Pure class А»: Plinius SA100, SA102,
SA250, Musical Fidelity А2 и т. п., явно выдают желаемое за действите-
льное. Достаточно посмотреть на габариты, массу, площадь радиато-
ров и потребляемую мощность, чтобы в этом убедиться. Скорее всего,
они работают в классе А до мощности 5... 10 Вт, как и верхние модели
Pioneer, Sony и т. п. Задача термостабилизации и энергетического
обеспечения безотсечного режима при выходных мощностях
10... 15 Вт решается достаточно просто. При попытке получить боль-
шую мощность конструктор сталкивается с задачей обеспечения штат-
ного режима работы всех компонентов во всем температурном диапа-
зоне эксплуатации, а также с резким удорожанием всей конструкции.
Поэтому подавляющее большинство промышленных усилителей, рабо-
тающих с большим током покоя, имеет излом амплитудной характери-
стики в области средних мощностей.
Как уже было показано, чем выше ток покоя, тем сильнее изме-
няется выходное сопротивление при переключении. Это изменение
является предпосылкой возникновения искажений. Все усилия
конструкторов направлены на оптимизацию скорости переключе-
ния транзисторов. При этом спектр искажений перемещается в
низкочастотную область, где они достаточно эффективно подавля-
ются ООС. Изобилие торговых знаков «class А+», «ААА», «эконо-
мичный А» и т. п. свидетельствует о маркетинговой привлекатель-
ности значка «класс А», но даже простейшие расчеты говорят о
160
том, что меньше всего проблем будет при обоснованном выборе то-
ка покоя на уровне 50...350 мА.
Вернемся к нашей схеме: наименьший интегральный КНИ око-
нечного усилителя получился при токе покоя 200...300 мА. Без взве-
шивающего фильтра он составляет около 0,5%. Скорее всего, подбо-
ром величины эмитгерных резисторов и тока покоя эту величину
можно еще уменьшить.
Предвыходной каскад работает с током покоя 35 мА. Отсечка
сигнала в одном из плеч получается при токах сигнала, близких к
максимальным, то есть большинство времени каскад работает в
классе А. Разумеется, переключение транзисторов предвыходного ка-
скада также изменяет выходной ток и является причиной возникно-
вения искажений. Обычно конструкторы стараются перенести мо-
мент коммутации в область статистически редких амплитуд. Первый
каскад усилителя тока имеет ток покоя 4 мА. Этого достаточно для
того, чтобы ток через транзисторы не прерывался во всем диапазоне
сигналов и нагрузок, в том числе при коротком замыкании нагрузки.
Режим этого каскада выбирается, как обычно, в области стабильного
коэффициента усиления примененных транзисторов. Перед тем как
перейти к анализу входного каскада, отмечу роль цепочки Бушера
R11C3. Ее задача состоит в обеспечении благоприятного характера
нагрузки выходного каскада на частотах выше звуковых, то есть бо-
лее 50 кГц. На ВЧ нагрузка (акустические системы с кабелем) всегда
имеет реактивный характер со случайным модулем и фазой. Поэтому
для согласования усилителя и нагрузки на ВЧ применяются различ-
ные RLC-цепи. Наилучшие результаты обеспечивает двухзвенная
цепь, подобная [11].
Как уже говорилось, составной эмиттерный повторитель VT1 —
VT7 имеет чувствительность около 35 В эфф. Его входное сопротивле-
ние практически полностью определяется резисторами R3, R4, вклю-
ченными по переменному току параллельно. Таким образом, входное
сопротивление не зависит от амплитуды сигнала (что благоприятно
сказывается на линейности усилителя) и составляет 15...20 кОм в за-
висимости от величины R3, R4.
Мощность, потребляемая оконечными каскадами от усилителя на-
пряжения:
352
20000
~ 0,Об Вт.
Выбор в качестве усилительного элемента УН электронной лампы
обоснован, главным образом, простотой решения и предсказуемостью
161
+250В
Рис. 3.7. Реостатный триодный каскад
результата. Можно было бы испо-
льзовать и полупроводники, но,
во-первых, это уже было опробо-
вано в предыдущей работе, а
во-вторых, микросхемно-транзи-
сторный УН, с которым ранее ра-
ботал этот выходной каскад, заре-
комендовал себя не с лучшей сто-
роны. Для проверки линейности
усилителя напряжения соберем
реостатный каскад на триоде с об-
щим катодом, рис. 3.7.
На вход каскада подается сигнал от синусоидального генератора
напряжением 1...3 В.
Резистор R4 — нагрузочный. Напряжение с него подается на изме-
ритель нелинейных искажений. Целью эксперимента является выбор
лампы, которая позволяет получить наибольшее выходное напряже-
ние с минимальными искажениями. Анодное сопротивление пере-
менному току в этой схеме менее 7 кОм, поэтому внутреннее сопро-
тивление лампы должно быть намного меньше этой величины, иначе
не удастся получить достаточное усиление. Для исследования каскада
входное напряжение плавно повышается до начала резкого повыше-
ния уровня нелинейных искажений. Пиковое выходное напряжение
(по осциллографу) и уровень КНИ регистрируется.
Таблица 3.3
Лампа Ток покоя, мА ивых.макс- (ПИК), В КНИ,%
6Н6П 13 100 1
6Н23П 12 120 3
6Н1П 8 80 2
В табл. 3.3 приведены результаты измерений с некоторыми широ-
ко распространенными лампами. Как и следовало ожидать, низкоом-
ные позволяют получить большее напряжение. Поэтому была выбра-
на 6Н23П, обладающая еще и относительно высоким усилением. Не-
смотря на небольшое сопротивление нагрузки коэффициент усиления
получается около 20. Этого достаточно для того, чтобы обойтись
единственным каскадом усиления. Чувствительность усилителя при
этом оказывается немногим меньше 2 В, поэтому сигнал с CD-плеера
162
можно подавать на него непосредственно, не используя предварите-
льный усилитель.
Лампы 6Н23П разработаны для применения на высоких частотах,
и у них есть одна особенность, которую надо учитывать в звуковых
схемах. Многие экземпляры имеют сильный микрофонный эффект, у
них звенят сетки. Для отбора ламп можно даже не включать их в схе-
му. Достаточно приложить лампу к уху и постучать по колбе чем-ни-
будь твердым, хотя бы ногтем. Если слышен звон с частотой 3...4 кГц,
то такой экземпляр нельзя использовать в звуковых схемах. Часто по-
падаются лампы, которые после легкого щелчка по стеклу звенят в те-
чение нескольких секунд. Эта особенность не зависит от наличия на
баллоне дополнительной маркировки — ЕВ, штампов 5-й или 9-й
приемки, года выпуска и т. п. Аналоги этой лампы: ЕСС88, 6DJ8,
6922 очень широко применяются в звуковых усилителях, например в
гибридных Copland CS-14 и LAMM Ml.l. С успехом могут быть при-
менены 6Н14П, 6Н24П, 6Н30П-ДР и монотриоды 6С15П, 6С45П.
Рис. 3.8, Гибридный усилитель № 8
Усилитель напряжения в предлагаемом УМ (рис. 3.8) выполнен по
схеме с динамической нагрузкой, зарубежное обозначение SRPP или
Totem pole. Усиление получается больше, чем в реостатном каскаде, а
за счет ООС по току выходное сопротивление такого каскада получа-
ется очень малым. В усилителях с меньшей выходной мощностью
можно применить простой однотактный каскад, он звучит ничуть не
163
хуже. Конденсаторная связь лампового каскада с усилителем тока бы-
ла выбрана как самая простая. При таком построении к переходным
конденсаторам предъявляются повышенные требования. Максималь-
ное напряжение на них может достигать 300...400 В, а емкость должна
быть не менее 1 мкФ. Нежелательно применять «ширпотребовские»
конденсаторы, вроде К73-17, так как они заметно портят звучание.
Питание лампового каскада осуществляется от нестабилизирован-
ного источника напряжением 300...350 вольт. Накальное напряжение
6,3 В выпрямлять и стабилизировать не стоит. Фона от накала прак-
тически нет, нужно только заземлить один из выводов (лучше всего
вывод от середины) накальной обмотки. Накал ламп правого и левого
каналов стереоусилителя можно питать от одной обмотки, а вот анод-
ные цепи желательно разделить. В крайнем случае можно развязать
аноды RC-фильтрами, рис. 3.9.
Рис. 3.9. Питание ламповых каскадов усилителя № 8
Усилитель получился чувствительным к чистоте питания низково-
льтной части.
Каждое изменение схемы и конструкции блока питания приводи-
ло к заметному изменению характера звучания усилителя. Простей-
ший мостовой выпрямитель со сглаживающими конденсаторами
10000 мкФ х 50 В стал источником повышенного фона 100 Гц. Дело
в том, что при коммутации диодов выпрямителя происходит переза-
рядка барьерных емкостей. Возникающие при этом кратковремен-
ные (менее 1 мкс) токовые импульсы проникают по всем паразит-
ным емкостям и индуктивностям монтажа. Импульсы имеют вид
«клыков» или «иголок» в питании и свободно проникают на выход
усилителя. Для того чтобы предотвратить их появление, следует при-
менять быстрые диоды, например HER502, HER802, HER1602 и т. п.
Первая цифра маркировки означает средний выпрямленный ток: 5, 8
и 16 А соответственно; последняя цифра — класс по напряжению:
164
1 соответствует 50 В, 2 — 100 В и т. д. Диоды нужно зашунтировать
конденсаторами небольшой емкости, от 1 до 100 нФ. Возможный ва-
риант блока питания представлен на рис. 3.10. Проволочные пятиват-
тные резисторы Rl, R2 выполняют роль катушек индуктивности. Для
сохранения хорошего стереоэффекта каналы усилителя необходимо
питать отдельными выпрямителями.
Очень хорошо зарекомендовал себя вариант блока питания с
П-образным LC-фильтром. В одном из вариантов я применил дроссе-
ли Д61 с двумя конденсаторами по 15000 мкФ в каждом полюсе пита-
ния, рис. 3.11.
Рис. 3.10. Вариант схемы блока питания № 9
Рис. 3.11. Вариант блока питания
165
В варианте двойного моноусилитель с этим блоком питания (и с
трансформаторной связью, это был № 10, см. ниже) оказался лучшим
по звучанию. По крайней мере по одному параметру он находится на
уровне лучших образцов Hi-End'а — по весу.
Слуховая проверка усилителя № 8 выявила кристально чистое зву-
чание в середине и на верху звукового диапазона. Звук очень высоко
оценен профессиональными музыкантами за способности в воспроиз-
ведении органа Hammond, медных и деревянных духовых и особенно
гитары. Эти способности у него на уровне триодных ламповиков, ко-
торые тоже участвовали в демонстрациях. Некоторые записи вообще
воспринимаются по-новому. Реверберационные хвосты прослушива-
ются полностью, а не вязнут в вате. Так что общий КНИ усилителя
0,8% — это только на первый взгляд много, а на слух — очень даже
неплохо. Дело в том, что пикфактор реального музыкального сигнала
составляет около 3. Это означает, что среднее напряжение в три раза
меньше пикового. Соответственно, средняя мощность почти в десять
раз меньше пиковой. Ощущение громкости определяет средняя мощ-
ность. Для того чтобы пики сигнала не искажались 100-ваттным уси-
лителем, средняя мощность не должна превышать 10 Вт. Величина и
порядок искажений, вносимых ламповым каскадом, монотонно воз-
растает с увеличением напряжения, и при небольших сигналах со-
ставляет незначительную величину, менее 0,5%. Поэтому плотность
продуктов искажений при воспроизведении музыки значительно ме-
ньше, чем на синусоидальном испытательном сигнале. А если учесть,
что уровень мощности комфортного прослушивания еще ниже —
2...3 Вт, то становится объяснимым столь прозрачное звучание гиб-
ридного усилителя.
Низ звукового диапазона в разных вариантах звучит по-разному.
Чем больше энерговооруженность блока питания, тем плотнее бас.
С маленькими 60-ватгными силовыми трансформаторами усилитель
звучит суховато. Но даже в таком варианте он однозначно переигры-
вает недешевый Marantz РМ-68. Конструкция усилителя приведена на
рис. 3.12.
Во время экспериментов было опробовано еще одно построение
входного каскада, с трансформаторной связью, рис. 3.13.
Несмотря на некоторое усложнение, этот вариант показал значи-
тельное улучшение воспроизведения верхне-средней части звукового
диапазона. Я связываю это с тем, что трансформатор меньше портит
звук, чем недорогие конденсаторы. В дальнейшем все гибридные уси-
лители я проектировал именно с трансформаторной связью. При про-
слушивании приведенного варианта был замечен еще один эффект,
который можно легко воспроизвести и использовать. Как можно за-
166
Рис. 3.12. Конструкция усилителя
Рис. 3.13. Усилитель № 10
метить, температурный дрейф тока покоя не полностью компенсиру-
ется цепью смещения, которая не обладает необходимым усилением.
По ряду причин была использована простейшая цепочка смещения.
Для полной компенсации дрейфа шести р-п-переходов транзисторов
167
(они все расположены на общем радиаторе) требуется усиление не
менее 6. Следовательно, даже без сигнала усилитель разогревается, а
ток покоя увеличивается. По мере разогрева характер звучания сильно
изменяется. Холодный усилитель ничем не отличается от своих «ам-
фитоноподобных» собратьев; звук — мутный и ватный. Зато после ра-
зогрева до 70 градусов (на это требуется около 30...40 минут) все при-
ходит в норму и можно забыть о «транзисторном звучании». Этот эф-
фект не связан с величиной тока покоя, а только с температурой
радиаторов. Видимо, температурные обратные связи, которые всегда
присутствуют в транзисторах, при этом «разбавляются», а на слабых
сигналах и вовсе блокируются высокой температурой кристалла. Во-
обще, «горячие» усилители часто отмечаются знатоками как звуча-
щие. Эта особенность, несомненно, известна многим разработчикам,
но реализовать коммерческий проект с ее использованием, видимо,
непросто. Иначе рынок был бы завален усилителями с наклейками
«Super А», «100% Thermocondition» (© мой) и т. п.
В практике домашнего конструирования эта задача достаточно
просто решается путем нескольких последовательных приближений.
Замечу только, что не стоит затевать постройку термокондициониро-
ванного усилителя мощнее 20...25 Вт. Из других перспективных на-
правлений развития гибридной тематики отмечу выходной каскад,
впервые появившийся на русском языке в конце 70-х годов в журнале
«Приборы и техника эксперимента». Большинству читателей он боль-
ше знаком как «параллельный усилитель» А. Агеева по публикации
в [11]. В этом усилителе нет резисторов в эмиттерах, он обладает вы-
сокой степенью симметрии, да и в идею термокондиционирования он
вписывается лучше других в силу особенностей построения. На
рис. 3.14 приведена схема, смоделированная и рассчитанная и любез-
но предоставленная гродненским конструктором С. Моисеевым. Не-
давно опубликована работа С. Лачиняна [12] с похожей схемотехни-
кой и, на мой взгляд, чересчур усложненной схемой лампового УН.
Мне известны и другие примеры успешного использования этого ти-
па выходного каскада в гибридных усилителях. Анализ этих конструк-
ций выходит за рамки статьи, но я могу смело рекомендовать эту то-
пологию для проработки или даже для прямого повторения.
В заключение вспомним, что существуют еще полевые транзисто-
ры с изолированным затвором, MOSFET. Несмотря на то что в тео-
рии они проигрывают биполярным, на практике они имеют ряд пре-
имуществ, не связанных с лучшим или худшим звучанием. Усилите-
ли на них делать проще, это главное. Если учесть, что в последнее
время Hitachi и Magnatec выпустили специальные транзисторы для
аудио, несомненно, есть резон попытаться их использовать. Сцра-
168
Рис. 3.14. Усилитель С. Моисеева
ведливости ради замечу, что меня не впечатлили результаты прослу-
шивания гибридного усилителя на MAG90X95 (это 125-ваттные ком-
плементарные MOSFET-пары в одном металлостеклянном корпусе),
с межкаскадным трансформатором моей разработки. Возможно, ко-
му-то повезет больше, а статья в Tube CAD Journal [13] поможет не
изобретать велосипед.
Список литературы
1. В центре внимания — транзисторизация и качество. Радио,
1966, № 8, с. 21.
2. С. Бать, В. Середа. Высококачественный усилитель. Радио,
1972, № 6, с. 52 - 54.
3. http://users.ece.gatech.edu/~mleach/lowtim
4. А. Пикерсгиль, И. Беспалов. Феномен транзисторного звуча-
ния. Радио, № 12, 1981, с. 36—38.
169
5. А. Лихницкий. У истоков отечественного НТ FT. АудиоМага-
зин, № 4(9), Т996, с. 71—77.
6. С. Агеев. Должен ли УМЗЧ иметь низкое выходное сопротив-
ление? Радио, № 4, 1997.
7. В. Хорошев, А. Шадров. Усилитель без общей ООС. Радио,
№ 9, 1989, с. 65-68. .
8. http://www.rohm.com/products/databook/tr/pdf/index.html
9. http://www.lcaudio.com/temil.htm
10. Агеев С. Сверхлинейный УМЗЧ с глубокой ООС. Радио,
№ 11, 1999, с. 13-16.
11. Агеев А. Усилительный блок любительского радиокомплек-
са. Радио, 1982, № 8, с. 31-35.
12. http://www.777sss.com/page.asp?page=main
13. Hybrid amplifiers. Tube CAD Journal, April-May 2001, p. 1—13.
http://www.tubecad.com
14. В. Костин. Психоакустические критерии качества звучания
и выбор параметров УМЗЧ. Радио, № 12, 1987, с. 40—43.
3.2. Простые усилители
мощности низкой частоты
А.Воробьев
Во многих самодельных конструкциях, таких как громкоговорящая
связь, домофоны, а также приемники и кассетофоны, необходимы усили-
тели мощности низкой частоты, которые имеют низкое питающее на-
пряжение, хорошее качество и повторяемость, простоту самой схемы и
малые размеры, а также низкие материальные затраты...
Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяют описанные ни-
же конструкции простых усилителей мощности. Хорошая повторяе-
мость и отсутствие налаживания всех усилителей позволяет рекомен-
довать их изготовление не только опытным, но и начинающим радиолю-
бителям.
Например, усилитель, выполненный на микросхеме TDA2003, с успе-
хом используется в многоканальной диспетчерской связи на молдавском
телевидении. А усилитель, собранный на микросхемах TDA2004 или
TDA2005, прекрасно работает в автомагнитолах или других кассетных
проигрывателях.
170
Усилитель на микросхеме TDA2003 (рис. 3.15)
Основные технические характеристики
Напряжение питания 8—18 В.
Ток потребления в отсутствие входного сигнала 50 мА.
Частотный диапазон при нагрузке 4 Ом и выходной мощности
1 Вт, не уже 40—15000 Гц.
КНИ на частоте 1 кГц при выходной мощности 7,5 Вт на сопро-
тивлении нагрузке 2 Ом — 0,15 %.
Напряжение шумов, приведенное по входу, менее 5 мкВ.
Чувствительность усилителя при выходной мощности 10 Вт на на-
грузке 2 Ом — 50 мВ.
Рис. 3.15. Усилитель на микросхеме TDA2003
Описание работы и назначение деталей
Входной сигнал поступает на вход усилителя через разделительный
конденсатор С1 и R1 на вход микросхемы DA1. Резистор R1 и кон-
денсатор С2 образуют фильтр нижних частот. Он необходим для уме-
ньшения проникновения различных высокочастотных помех, а также
для повышения устойчивости работы всего усилителя в целом. Рези-
стор R1 служит для перезарядки конденсатора С1. Так как усилитель
выполнен по неинвертирующей схеме, то при близком расположении
входных и выходных коммутационных проводов велика вероятность
возникновения положительной обратной связи, что может привести к
«самовозбуждению» усилителя на ультразвуковой частоте, вызывая
перегрев микросхемы и искажения сигнала. Дополнительную устой-
чивость усилителя обеспечивают цепочки R4C5, R6C8, а также бло-
кирующие конденсаторы по питанию С4С7. Выходной разделитель-
ный конденсатор С6 выбран с относительно небольшой емкостью
171
Рис. 3.16. Печатная плата усилителя
на TDA2003
Рис. 3.17. Монтажная схема
специально для повышения нижней граничной частоты. Это позволя-
ет «срезать» частоты ниже 40 Гц и субъективно повысить выходную
мощность за счет выравнивания всего спектра звукового сигнала. Не-
обходимую чувствительность усилителя можно легко пересчитать по
формуле
К = 1 + R5/R3,
где R5, R3 величина в Омах. В данном случае он равен 101 или 40 дБ.
Все детали, применяемые в данной конструкции, особенностей не
имеют. Плата усилителя размером 24 мм х 27 мм и монтажная схема
изображены на рис. 3.27 и 3.28. В качестве радиатора можно исполь-
зовать металлическое шасси или применить любой другой радиатор с
суммарной площадью около 50 см.
Усилитель на микросхеме TDA2004 (рис. 3.18)
Микросхема представляет собой сдвоенный усилитель мощности
(стерео).
Основныетехнические характеристики
Напряжение питания 8—18 В.
Ток потребления в отсутствие входного сигнала 120 мА.
Частотный диапазон при нагрузке 4 Ом и выходной мощности
6,5 Вт на канал, не уже 22—22000 Гц.
КНИ на частоте 1 кГц при выходной мощности 4 Вт на сопротив-
лении нагрузке 4 Ом — 0,2 %.
172
VCC
< > R5
120k
C12
ЮООмк
10B
—4||--о OUT!
C12
0,1mk
R11
1 C14
IOOOmK
10B
~^||--ОО1ГТ2
Рис. 3.18. Принципиальная схема усилителя на TDA2004
C11
0.1 MK
Напряжение шумов, приведенное по входу, менее 5 мкВ.
Чувствительность усилителя при выходной мощности 10 Вт на на-
грузке 2 Ом — 75 мВ.
Описание работы и незначение деталей
В целом назначение деталей соответствует предыдущему варианту.
Исключение составляют конденсаторы С6 и С8, которые необходимы
для обеспечения цепи «вольтодобавки» предоконечного каскада мик-
росхемы. Это позволяет наиболее полно использовать ресурс микро-
схемы и способствует увеличению мощности примерно на 10 %.
Предварительный каскад усилителя для лучшей развязки запитывает-
ся через фильтрующую цепочку R5C10. При питании усилителя от се-
тевого блока питания это также способствует уменьшению фона.
Монтаж на плате также не имеет особенностей, за исключения
резисторов R10 и R11, которые представляют собой кусочки кон-
стантанового провода диаметром 0,15 мм. Их вполне можно заме-
нить обычными резисторами. Все резисторы на плате «лежачие»,
мощностью 0,125—0,25 Вт. Это позволяет использовать БУ резисто-
ры, выпаянные из старой аппаратуры, и дать им «вторую жизнь».
Это касается также и других типов деталей, но нужно обязательно
перед установкой проверить их на работоспособность. Размер платы
40 мм х 50 мм, и она крепится к радиатору за счет фланца самой
микросхемы. Если усилитель планируется крепить прямо к шасси
аппарата, нужно обратить внимание, чтобы толщина металла была
173
Рис. 3.19. Печатная плата усилителя на TDA2004
Рис. 3.20. Расположение деталей иа плате
не менее 1 мм. В противном случае нужно будет закрепить через до-
полнительную алюминиевую прокладку. Суммарная площадь радиа-
тора около 100 см. Печатная плата и расположение на ней деталей
изображены на рис. 3.30 и .3.31.
174
Усилитель на микросхеме TDA2005 (рис. 3.21)
Микросхема представляет собой сдвоенный усилитель мощности
(стерео).
Основные технические характеристики
Напряжение питания 8—18 В.
Ток потребления в отсутствие входного сигнала 120 мА.
Частотный диапазон при нагрузке 4 Ом и выходной мощности
6,5 Вт на канал не уже 22 Гц — 22000 Гц.
КНИ на частоте 1 кГц при выходной мощности 4 Вт на сопротив-
лении нагрузке 4 Ом — 0,2 %.
Напряжение шумов, приведенное по входу, менее 5 мкВ.
Чувствительность усилителя при выходной мощности 10 ватт на
нагрузке 2 Ом — 75 мВ.
Рис. 3.21. Принципиальная схема усилителя на TDA2005
Описание работы и назначение деталей
В данном варианте усилителя в схеме подключения уже внесены
существенные изменения. В первую очередь это касается исключения
из цепи питания предварительных каскадов резистора установки сме-
щения. Далее была также исключена цепь «вольтодобавки». Несмотря
на некоторое снижение выходной мощности, общее звучание усили-
теля стало более естественным. Значительно улучшилась динамиче-
ская картина в области низов, а в области средних и высших частот
пропал металлический призвук. При многочисленных прослушивани-
ях на различной акустике «слепым методом» однозначно было отдано
.175
предпочтение данному варианту усилителя мощности. По высказыва-
ниям независимых экспертов, этот вариант как бы имел большую
мощность, несмотря на то, что измерения показывали обратный резу-
льтат. Изменена также схема выходных противовозбудных RC-цепо-
чек. Теперь вместо стандартной схемы подключен всего один элект-
ролитический конденсатор емкостью на 0,47 мкФ. Следует особо от-
метить, что его нельзя заменять керамическим конденсатором, так
как у них отсутствуют индуктивные составляющие, а это может при-
вести к самовозбуждению усилителя. Данная схема коррекции была
проверена с различными импульсными сигналами, которые максима-
льно приближены к реальным звуковым сигналам. На фронтах не бы-
Рис. 3.22. Печатная плата усилителя TDA2005
DAi
Рис. 3.23. Схема расположения деталей
176
ло замечено каких-либо выбросов или «звона», что также подтвержда-
ет устойчивую работу усилителя. При монтаже усилителя все резисто-
ры установлены вертикально, что позволило, вместе с некоторым
упрощением самой схемы, значительно уменьшить размеры платы.
Размеры платы 41 мм х 26 мм. Суммарная площадь радиатора около
100 см. Печатная плата и расположение на ней деталей изображены
на рис. 3.22 и 3.23.
В заключение хотелось бы отметить, что все эти конструкции, при
исправных деталях, были повторены многими радиолюбителями и
показали высокую устойчивость, качество и надежность в работе как
в составе готовых устройств, так и в самостоятельных конструкциях.
Не следует забывать, что при питании от сети трансформатор и вы-
прямительные диоды должны обеспечивать рабочий ток не менее 4 А.
Конденсаторы в фильтре питания желательно ставить с емкостью не
менее 2200 мкФ. Перед первым включением следует проверить на-
пряжение питания. Оно не должно превышать 18 В. Это позволит
обеспечить надежную и длительную работу усилителей.
3.3. Простые индикаторы выходной мощности
А.Шихатов (г. Москва)
В современных усилителях индикаторы выходной мощности испо-
льзуются не только как средство контроля, но и как элемент декора-
тивного оформления. В последние годы в основном используют мно-
гоцветные вакуумные люминесцентные индикаторы с динамической
индикацией или графические дисплеи с микропроцессорным управ-
лением. Недостаток этих индикаторов — довольно значительные им-
пульсные помехи, распространяющиеся по цепям питания. В аудиот-
рактах высокого класса, несмотря на экранирование и развязываю-
щие цепи, эти помехи ухудшают качество звучания. Поэтому в
аппаратуре Hi-End индикаторы не применяют вовсе или предусмат-
ривают их отключение.
Этого недостатка лишены стрелочные и светодиодные индикато-
ры, забытые нынешним поколением радиолюбителей. Самое время
вернуться «к истокам» и дать им вторую жизнь. Приводимые далее
схемы предельно упрощены. Оборотная сторона этой простоты — не-
обходимость подбора элементов при настройке. Это вполне оправда-
но при «штучном» изготовлении, но к серийному производству эти
схемы малопригодны.
177
Все индикаторы мощности подключаются к выходу усилителя.
Можно использовать как отдельные индикаторы для каждого канала,
так и общий индикатор суммарной мощности двух и более каналов.
Такая индикация нагляднее и удобнее, чем раздельная по каналам.
А если каналов пять или шесть, как в «домашнем театре», то сколько
же глаз нужно? Во всяком случае, больше двух индикаторов устанав-
ливать не стоит. В шестиканальном усилителе McIntosh их всего
два — один показывает мощность каналов с первого по четвертый,
второй — пятого и шестого, более мощных.
Стрелочные индикаторы
Стрелочные индикаторы наиболее просты. Для их изготовления
требуется минимум деталей и квалификации, особенно если исполь-
зовать «фирменный» измерительный прибор с красивой шкалой.
Впрочем, в наше время изготовление самодельной шкалы трудности
не представляет — ее можно напечатать на принтере и наклеить по-
верх старой. В качестве основы проще всего использовать стрелочные
индикаторы от магнитофонов старых типов или малогабаритные щи-
товые измерительные приборы магнитоэлектрической системы с то-
ком полного отклонения 0,25... 1 мА. Приборы электромагнитной сис-
темы и миллиамперметры с током полного отклонения более 5 мА
для наших целей непригодны.
На рис. 3.24. приведена схема про-
стейшего индикатора. При необходимо-
сти число контролируемых каналов мож-
но увеличить, добавив резисторы и дио-
ды, как показано пунктиром.
Сопротивление резистора, включен-
ного последовательно с прибором, зави-
сит от тока полного отклонения. При-
Рис. 3.24. Схема простейшего мерное значение сопротивления можно
индикатора найти по приведенной на рисунке фор-
муле. Точное значение следует скоррек-
тировать при настройке по необходимому отклонению стрелки при
заданной мощности. Остальные детали можно использовать любых
типов. Сглаживающий электролитический конденсатор должен быть
рассчитан на рабочее напряжение не ниже 25 вольт при измерении
мощности до 15 Вт и не ниже 50 вольт — при большей мощности. За-
пас по напряжению нужен потому, что конденсатор используется в
цепи переменного тока. Подбирая его емкость в пределах 1...100 мкФ,
можно регулировать время обратного хода стрелки на любой вкус.
178
Недостаток схемы — малый динамический диапазон, не превыша-
ющий 10 дБ. Для его увеличения можно использовать переключение
чувствительности при работе с малой и большой мощностью или при-
менить схему, показанную на рис. 3.25.
Рис. 3.25. Схема индикатора с большим диапазоном
Ее основное отличие — расширитель динамического диапазона на
диоде VD1 и светодиоде HL1. Как только выпрямленное напряжение
на конденсаторе С1 достигает значения 0,7 В, диОд открывается и да-
льнейший рост напряжения замедляется резистором R3. Подбирая его
сопротивление в пределах 100 Ом...10 кОм, можно регулировать «ход»
шкалы в средней части. Следующее ограничение наступает в момент
зажигания светодиода, и дальнейший рост напряжения практически
прекращается. Светодиод при этом можно использовать как индика-
тор перегрузки. Сопротивление резисторов на входе определяется
максимальной мощностью усилителя и током примененного светоди-
ода. Расчетная формула приведена на рисунке, точное значение со-
противления следует скорректировать по моменту зажигания светоди-
ода при максимальной мощности.
Сопротивление резистора, включенного последовательно с прибо-
ром, можно найти по второй формуле. Точное значение следует скор-
ректировать при настройке по необходимому отклонению стрелки в
момент зажигания светодиода. Напряжение на красном светодиоде
составляет примерно 1,6 В, зеленом — 2,1 В, на более ярком жел-
то-оранжевом — примерно 2,5 В. Остальные детали можно использо-
вать любых типов. Сглаживающий электролитический конденсатор
может быть рассчитан на рабочее напряжение 6,3 В, поскольку на-
пряжение на нем ограничено светодиодом.
Динамический диапазон такого индикатора можно легко довести
до 20 дБ, для дальнейшего расширения динамического диапазона уже
требуется специальная схема управления с логарифмическим усилите-
лем, а такая схема уже выходит за рамки простейших.
179
Светодиодные индикаторы
Конструкция светодиодных индикаторов несколько сложнее. Ко-
нечно, при использовании специальной микросхемы управления ее
можно упростить до предела, но тут притаилась маленькая неприят-
ность. Большинство таких микросхем развивают на выходе ток не бо-
лее 10 мА, и яркость светодиодов может оказаться недостаточной.
Кроме того, наиболее распространены микросхемы с выходами на 5
светодиодов, а это только «программа-минимум». Поэтому для наших
условий схема на дискретных элементах предпочтительней, ее можно
расширять без особых усилий.
Простейший индикатор на светодиодах (рис. 3.26) не содержит ак-
тивных элементов и в питании поэтому не нуждается.
Схема предельно проста и не требует налаживания. Единственная
процедура — подбор резистора R.7. На схеме указан номинал для ра-
боты с усилителем мощностью 15 Вт. При работе с усилителем мощ-
ностью 50 Вт сопротивление этого резистора должно быть
270...470 Ом. Диоды VD1—VD7 — любые кремниевые с прямым паде-
нием напряжения 0,7...1 В и допустимым током не менее 300 мА.
Светодиоды любые, но одного типа и цвета свечения с рабочим
током 10...15 мА. Поскольку светодиоды «питаются» от выходного ка-
скада усилителя, их количество и рабочий ток увеличить в этой схеме
нельзя. Поэтому придется выбрать «яркие» светодиоды или найти для
индикатора такое место, где он будет защищен от прямого освеще-
ния. Еще один недостаток простейшей конструкции — малый дина-
мический диапазон.
Для улучшения работы необходим индикатор со схемой управле-
ния. Помимо большей свободы в выборе светодиодов можно просты-
ми средствами сформировать шкалу любого типа — от линейной до
логарифмической или «растянуть» только один участок. Схема инди-
катора с логарифмической шкалой приведена на рис. 3.27. Пунктиром
показаны необязательные элементы.
180
R1...R6
ЮмА 1...1.2К
20мА 470...6В0
30 мА 330...390
R7...R11 470
R12, R13 1к
C1...C4 10mk
VT1..VT5 KT315B
VD1...VD9 КД503, Д220
C1 R12 VD1
вхоД1<—^hzd-H-
C2 R13 VD2
ВХОД2 4---41—I
1. rv... 03 1 3 8 18Вт
Мощность DIN ..._р ... . ।.......—.
Мощность DIN 0,3 1,5 8 18 30Вт
I -I I I .........................r~ I I ................ I I
Амплитуда 0 4 8 12 18B
Phc. 3.27. Индикатор с логарифмической платой
Светодиоды в этой схеме управляются ключами на транзисторах
VT1...VT5. Пороги срабатывания ключей задают диоды VD3...VD9.
Подбирая их количество, можно изменять динамический диапазон и
тип шкалы. Общую чувствительность индикатора определяют рези-
сторы н° входе. На рисунке приведены примерные пороги срабатыва-
ния для двух вариантов схемы — с одиночными и «сдвоенными» дио-
дами. В основном варианте диапазон измерения — до 30 Вт на на-
грузке 4 Ом, с одиночными диодами — до 18 Вт на той же нагрузке.
Светодиод HL1 светится постоянно, он обозначает начало шкалы,
HL6 — индикатор перегрузки. Конденсатор С4 задерживает на
0,3...0,5 с его погасание, что позволяет заметить даже кратковремен-
ную перегрузку. Накопительный конденсатор СЗ определяет время
обратного хода. Оно, кстати, зависит от количества светящихся свето-
диодов — «столбик» от максимума начинает спадать быстро, а потом
«притормаживает». Конденсаторы Cl, С2 на входе устройства нужны
только в том случае, если входной сигнал содержит постоянную со-
ставляющую. При работе с усилителем с двухполярным питанием их
исключают. Количество сигналов на входе можно увеличить, добавив
цепочки из резистора и диода. Количество ячеек индикации можно
увеличить простым «клонированием», главное ограничение — «поро-
говых» диодов должно быть не больше 10 и между базами соседних
транзисторов должен быть хотя бы один диод.
Светодиоды можно использовать любые в зависимости от требова-
ний -- от одиночных светодиодов до светодиодных сборок и панелей
181
повышенной яркости. Поэтому на схеме приведены номиналы токо-
ограничивающих резисторов для разных рабочих токов. К остальным
деталям никаких специальных требований не предъявляется, транзи-
сторы можно использовать практически любые структуры п-р-п с
мощностью рассеяния на коллекторе не менее 150 мВт и двукратным
запасом по току коллектора. Коэффициент передачи тока базы этих
транзисторов должен быть не менее 50, а лучше — больше 100.
Эту схему можно несколько упростить (рис. 3.28). В отличие от
предыдущей схемы, где транзисторные ячейки были включены парал-
лельно, здесь использовано последовательное включение «столби-
ком». Пороговыми элементами являются сами транзисторы, и откры-
ваются они по очереди — «снизу вверх». Порог срабатывания зависит
от напряжения питания. На рисунке показаны примерные пороги
срабатывания индикатора при напряжении питания 11В (левая гра-
ница прямоугольников) и 15 В (правая граница). Видно, что с ростом
напряжения питания больше всего смешается граница индикации
максимальной мощности.
Рнс. 3.28. Индикатор с последовательно включенными транзисторными ячейками
182
Однако плата за простоту — возросшая нагрузка на транзисторы.
Через нижний по схеме транзистор протекает ток всех светодиодов,
поэтому при использовании индикаторов с током более 10 мА транзи-
сторы тоже потребуются соответствующей мощности. «Клонирова-
ние» ячеек еще более увеличивает неравномерность шкалы. Поэтому
6—7 ячеек — это предел. Назначение остальных элементов и требова-
ния к ним — те же, что и в предыдущей схеме.
Слегка модернизировав эту схему, получим другие свойства
(рис. 3.29). В этой схеме, в отличие от ранее рассмотренных, нет све-
тящейся «линейки». В каждый момент времени светится только один
светодиод, имитируя движение стрелки по шкале. Поэтому потребле-
Рнс. 3.29. Индикаторная схема на транзисторах меньшей мощности
183
ние энергии минимально и можно применить маломощные транзи-
сторы. В остальном схема не отличается от рассмотренных ранее.
Пороговые диоды VD1—VD6 предназначены для надежного от-
ключения неработающих светодиодов, поэтому если будет наблюдать-
ся слабая засветка лишних сегментов, необходимо использовать дио-
ды с большим прямым напряжением или включить последовательно
по два диода. «Клонирование» ячеек уменьшает яркость свечения вер-
хних по схеме сегментов, для устранения этого вместо резистора R9
нужно вводить генератор тока. А мы договорились — не усложнять.
Поэтому в данном случае 8 ячеек — это максимум.
Конструкция
При отладке конструкций можно использовать подстроечные ре-
зисторы, но в готовую схему их переносить не стоит — надежность
может пострадать, особенно при использовании малогабаритных по-
тенциометров открытого типа. Лучше измерить установленное сопро-
тивление цифровым прибором и впаять постоянный резистор нужно-
го номинала.
Стрелочные индикаторы содержат минимум деталей, поэтому их
можно собрать навесным монтажом, приклеив детали к корпусу изме-
рительного прибора. Шкалу можно отпечатать на цветном принтере
(в доисторические времена приходилось чертить ее тушью и раскра-
шивать).
Светодиодные шкалы и табло удобны в работе, но позволяют по-
лучить только «линейку» или «столбик«. Если же нужна шкала лома-
ной или криволинейной формы, ее придется выполнять из одиноч-
ных светодиодов. Их нужно вклеить в переднюю (несущую) панель
индикатора, закрыть сверху отпечатанной шкалой с отверстиями, а
поверх нее — тонким оргстеклом. Для фиксации светодиодов можно
использовать плотную посадку или клей.
Для светодиодных индикаторов лучше использовать монтаж на
плате — деталей немало. Делать полноценную печатную плату ради
единственной конструкции имеет смысл только при наличии опыта,
поэтому проще воспользоваться для монтажа деталей макетной пла-
той промышленного изготовления. На ней размещают детали, а сое-
динения делают тонким монтажным проводом. В крайнем случае,
можно разместить детали на листе тонкого текстолита или картона,
пропустить выводы на обратную сторону и соединить их по схеме, ис-
пользуя как сами выводы, так и монтажный провод. Монтажную пла-
ту можно объединить в одно целое с панелью светодиодов. Готовую
схему после настройки следует промыть от остатков флюса спирто-
184
бензиновой смесью (берегите пластиковые детали индикатора!) и по-
крыть лаком для защиты от окисления. При желании можно даже за-
лить все в «кубик» из эпоксидной смолы...
Ну и напоследок. Индикатор — не измеритель мощности, а только
указатель. Поэтому к его показаниям нужно относиться с осторожно-
стью, хотя шкалу можно откалибровать.
3.4. Усилители воспроизведения для кассетных
проигрывателей
А. Воробьев
Многие радиолюбители, особенно начинающие, часто испытыва-
ют сложности в выборе схемы для усилителя воспроизведения. Это, в
первую очередь, и большой выбор как самих микросхем, так и их от-
сутствие или высокая цена наиболее малошумящих. Хорошая альтер-
натива этому схема усилителя, выполненная на дискретных элемен-
тах. Но, во-первых, для качественной работы усилителя нужен комп-
лекс приборов для настройки и отладки самой схемы. Во-вторых,
опыт работы с полупроводниковыми приборами, который есть не все-
гда. Чтобы облегчить изготовление, вашему вниманию и предлагается
3 схемы усилителей воспроизведения.
Приведенные ниже принципиальные схемы вместе с топологиями
печатных плат в полной мере отвечают этим требованиям. Более того,
они не нуждаются в настройке и наладке и помогут существенно
ускорить как модификацию имеющейся аппаратуры или ее ремонт,
так и изготовление новых конструкций.
Усилитель воспроизведения, выполненный на микросхеме
548УН1(А,Б), обладает целым рядом преимуществ по сравнению со
схемами на операционных усилителях. Основное преимущество — это
низкие шумы. Для упрощения чтения на схеме (рис. 3.30) изображен
только один канал. Обозначения ножек микросхемы и номера деталей
для второго канала взяты в скобки.
Усилитель на ИМС 548УН1
Основные параметры усилителя:
напряжение питания
выходное напряжение
отношение сигнал-шум (взвешенное), не хуже
коэффициент гармоник
9-24 В;
100-250 мВ;
58 дБ;
менее 0,1%.
185
Питания
Рис. 3.30. Принципиальная схема усилителя на ИМС 548УН1(один из каналов)
Рис. 3.31. Монтажная плата усилителя воспроизведения
Назначение элементов
Резистор R1, шунтирующий обмотку воспроизводящей головки,
нужен для предотвращения возбуждения на инфранизких частотах пу-
тем снижения добротности индуктивности головки.
Для некоторых типов головок его величина может быть уменьшена
до 10 кОм. Конденсаторы С7 и С13 помогают устранить самовозбуж-
дение на частотах выше звуковых. Необходимая частотная коррекция
по высоким, средним и низким частотам осуществляется при помощи
1'86
цепочек R5C11, R9C8, R3C5. Дополнительный подъем в области ВЧ
образован контуром, состоящим из индуктивности головки воспроиз-
ведения и емкости СЗ. Величина этой емкости зависит от индуктив-
ности самой головки. Конденсаторы С1 и С14 разделительные. Рези-
стор R17 служит для перезаряда конденсатора С14 и необходим лишь
только в том случае, когда после каскада воспроизведения следует
другой каскад с емкостью на входе.
Резистор Rl 1 определяет режим работы канала, и его величина дол-
жна соответствовать половине напряжения питания на выводе 7 микро-
схемы. Конденсаторы в сигнальных цепях желательно ставить пленоч-
ные, а из электролитических лучшими будут танталовые, серий К52, К53.
Хотя сам усилитель хорошо работает и с обычными керамически-
ми (КМ 4, 5, 6) и оксидно-фольговыми конденсаторами (К50-**).
Усилитель на ИМС КА2221
Усилитель воспроизведения, выполненный на импортной микро-
схеме КА2221, обладает несколько лучшими параметрами, по сравне-
нию с предыдущей схемой (рис. 3.32).
Рнс. 3.32. Принципиальная схема усилителя воспроизведения на ИМС КА2221
187
Рис. 3.33. Монтажная плата н расположение деталей
Основные параметры усилителя:
напряжение питания 6—16 В;
выходное напряжение 250—500 мВ;
отношение сигнал-шум (взвешенное), не хуже 68 дБ;
коэффициент гармоник менее 0,1%;
ток потребления 6 мА;
частотный диапазон с отключенными
цепями коррекции 20 Гц — 60 кГц.
Это позволяет использовать его в качестве низкошумящего микро-
фонного усилителя.
Назначение элементов
Конденсаторы Cl, С2 и С9, СЮ разделительные. С4, С5 совместно
с индуктивностью воспроизводящей головки образуют колебательный
контур, дополнительно осуществляет подъем АЧХ в области высоких
частот. Rl, СЗ и R2, С6 задают общий коэффициент усиления и необ-
ходимый подъем в области НЧ. Цепочки С7, R3, R5 и С8, R4, R6 не-
обходимы, чтобы сформировать стандартную коррекцию. Назначение
остальных деталей аналогично предыдущей схеме. Следует напом-
нить, что..ссли возникнет самовозбуждение на сверхнизких частотах,
необходимо также зашунтировать обмотки головки резистором для
уменьшения ее добротности. Если усилитель будет питаться от обще-
го источника, то необходимо поставить стабилизатор напряжения или
в крайнем случае подключить простейший внешний фильтр, обозна-
ченный на схеме как R и С внешний.
Усилитель наИМС TDA1522
Еще лучшими параметрами обладает усилитель воспроизведения,
выполненный на микросхеме TDA1522 (рис. 3.34).
Рис. 3.34. Принципиальная схема усилителя воспроизведения на ИМС TDA15
Рис. 3.35. Монтажная плата усилителя воспроизведения н расположения, деталбйы
Высокий уровень выходного сигнала позволяет ввести пассивный
регулятор тембра перед усилителем мощности. Это позволит не толь-
ко оперативно корректировать АЧХ, но и избавиться от интермодуля-
ционных и нелинейных искажений, свойственных активным регуля-
торам тембра (эквалайзерам). Малое время вхождения в рабочий ре-
жим (доли секунды), наличие цепи активизации (Mute) приближает
этот вариант усилителя воспроизведения к профессиональному.
Непосредственное подключение воспроизводящей головки ко вхо-
ду усилителя позволяет также уменьшить шум и улучшить динамиче-
скую характеристику усилителя в целом.
Основные параметры усилителя:
напряжение питания
выходное напряжение
отношение сигнал-шум (взвешенное),
коэффициент гармоник
ток потребления
разделение между каналами (не менее)
рабочий температурный диапазон
приведенное напряжение ко входу,
с отключенными цепями коррекции
в диапазоне 20 Гц—20 кГц не хуже
9-24 В;
500-700 мВ;
не хуже 78 дБ;
менее 0,05%;
5 мА;
45 дБ;
-30 ... +85 °C;
1,6 мкВ.
Назначение элементов
Цепочкой R7, С1 образован фильтр питания. Rl, R2, С2 необхо-
димы для временной задержки подачи напряжения активации, а так-
же для более плавного ее отключения. Подобная мера позволяет пол-
ностью устранить всякого рода «щелчки».
R5, С7 и R6, С8 служат для стандартной коррекции. R3, СЗ и R4,
С4 задают общий коэффициент усиления и необходимый подъем низ-
ких частот. Другие резисторы, необходимые для задания нужного ко-
эффициента усиления, встроены в саму микросхему.
Диоды DI, D2 нужны для быстрого перезаряда емкостей СЗ, С4.
После вхождения усилителя в рабочий режим они в работе не участ-
вуют, а тем самым не оказывают никакого влияния.
Назначение остальных деталей аналогично предыдущим схемам и
особенностей не имеют.
Конструкции усилителей и монтаж
Чтобы гарантировать работу усилителей, необходимо тщательно
проверить все компоненты. Резисторы, конденсаторы, особенно элек-
тролитические, и диоды при помощи омметра.С резисторами все по-
нятно. Конденсаторы, керамические или пленочные не должны иметь
190
«утечки» на пределе измерений хЮОО. Электролитические конденса-
торы после броска стрелки, обусловленной зарядом конденсатора,
также должны иметь сопротивление утечки не хуже 1 МОм.
После монтажа компонентов на печатную плату желательно заэк-
ранировать всю конструкцию. Это может быть кожух из жести или
просто фольга. Важно только обеспечить надежный контакт с фоль-
гой и проследить, чтобы все «земляные» провода соединялись только
в одной точке. Те платы, которые не имеют отверстия под механиче-
ское крепление, следует крепить следующим образом.
После подпайки всех проводников к плате усилителя и проверки
его работоспособности необходимо приклеить со стороны печатного
монтажа (дорожки) клеем 88Н тонкий поролон. После неполного вы-
сыхания клея (10—20 минут) лишние края обрезаются ножницами.
Если поролон не имеет липкого слоя, то на его противоположную
сторону также наносят слой клея. После этого нужно немного подсу-
шить слой и прижать к корпусу в том месте, где его планировалось
крепить. Этот метод позволяет не только ускорить процесс крепле-
ния, а также осуществить хорошую амортизацию самой платы, это
особенно важно для автомобильной аппаратуры.
Клей «Момент» для этого не пригоден, через годик-другой он ста-
новится хрупким и плата просто отвалится от корпуса. Если возник-
нет необходимость произвести ремонт устройств, закрепленных по-
добным образом, то плата просто отрывается от корпуса. После ре-
монта, настройки, наладки весь процесс приклейки повторяется.
А. чтоб сохранить аккуратный вид всей конструкции, плату следует
приклеивать на то же самое место.
Воробьев Александр aka Alex Vorobiev Fido-net 2:469/15.30
E-mail: alex@hit.mldnet.com
191
Глава 4. Библиографический справочник
(аннотированный указатель журнальных
статей)
Усилители низкой частоты
Общие вопросы
М. Корзинин. Схемотехника усилителей мощности звуковой частоты
высокой верности. «Радио», 1995 г., № И, с. 12—14, № 12, с. 16—17,
1996 г., № 1, с. 22—24. Указаны недостатки промышленных усилите-
лей мощности звуковой частоты (УМЗЧ), приводятся основные кон-
цепции конструирования аппаратуры высокой верности и их схемо-
техника.
Помещение для прослушивания. Что это? «Радио», 1996 г., № 3,
с. 25—26. По материалам журнала «Stereo & video». Показано, что ка-
чество звучания воспроизводимой программы зависит не только от
параметров всех звеньев звукового тракта (источника сигнала, вос-
производящего устройства, усилителя и громкоговорителей), но и от
помещения для прослушивания.
О. Жуков. Взаимодействие УНЧ с акустической системой. «Радио-
любитель», 1996 г., № 3, с. 14—15, № 4, с. 14—15. Автор эксперимен-
тально сравнивает работу бестрансформаторного транзисторного уси-
лителя с усилителем, имеющим выходной трансформатор, и приходит
к выводу: наличие трансформатора обязательно и выходное сопротив-
ление усилителя не должно быть минимально возможным.
О. Храбан. Лампы или транзисторы? «Радио», 1997 г., № 2, с. 12—
14. Рассматриваются достоинства и недостатки ламповых и транзи-
сторных усилителей, особенности образования искажений сигнала,
приводятся примеры снижения искажений в различных аппаратах.
Разбирается аргументация поклонников ламповых усилителей и при-
водятся контраргументы автора, в результате которых он делает вывод
о преимуществах транзисторных усилителей звуковой частоты.
С. Агеев. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление?
«Радио», 1997 г., № 4, с. 14—16, с. 1 обл. Статья посвящена проблеме
снижения интермодуляционных искажений и призвуков в громкого-
192
ворителях. Автор полагает, что требование минимального выходного
сопротивления УНЧ по сравнению с модулем полного сопротивления
громкоговорителя ошибочно. Амплитуда колебаний звуковой катуш-
ки пропорциональна току через нее, а не выходному напряжению
усилителя. Поэтому он должен являться усилителем тока, т. е. иметь
большое выходное сопротивление.
РЭЙ ДОЛБИ и его лаборатория, «Радио», 1997 г., № 5, с. 16. В ста-
тье перечисляется хронология изобретений систем шумопонижения в
звукозаписи, используемых в большинстве магнитофонов от началь-
ной системы Dolby до системы пространственного звучания Dolby
Surround Pro Logic и цифровой Dolby Surround Digital.
H. Соколова. Звукотехника «Домашнего театра». «Радио», 1997 г.,
№ 5, с. 17—19. Приводятся принципы построения и работы систем
шумопонижения и пространственного звучания.
А. Соколов. От усилителя к громкоговорителю. «Радио», 1997 г.,
№ 7, с. 20—21, 49. Рассматривается влияние взаимодействия усилите-
ля, громкоговорителя и соединяющей их линии. Перечислено боль-
шое количество параметров, определяющих качество звука и влияние
на них указанного взаимодействия.
А. Сырицо. Критерии выбора УМЗЧ на биполярных транзисторах.
«Радио», 1997 г., № 8, с. 14—15, № 9, с. 22—23. Показана неоднознач-
ность взаимосвязи технических характеристик усилителя с качеством
воспроизводимого им звука. Предлагается набор критериев, позволя-
ющих сделать выбор конструкции как для самостоятельной сборки,
так и для приобретения готового аппарата.
Р. Кунафин. С точки зрения любителя... «Радио», 1997 г., № 11,
с. 16—18. Автор статьи в качестве слухового эксперта дает субъектив-
ную оценку качества звучания акустических систем, представленных
на выставке «Российский High-End' 97».
В. Костин, Ю. Онищенко. Лампы или транзисторы? Лампы! «Ра-
дио», 1998 г., № 1, с. 16—18, № 2, с. 18—19. Цикл статей, посвящен-
ный проблеме — какие усилители лучше. Приводится перечень требо-
ваний к используемым электронным лампам, блоку питания и сетево-
му трансформатору для получения высокого качества звука.
Рассмотрены однотактная и двухтактная схемы выходного каскада, их
достоинства и недостатки.
Н. Сухов. Правда и «сказки» о высококачественном звуковоспроиз-
ведении. «Радио», 1998 г., № 7, с. 13—15. Автор статьи отвечает на во-
просы читателей и дает рекомендации по доработке усилителей. При-
водится анализ некоторых аспектов современной звукозаписи.
193
Р. Кунафин. Лампы и транзисторы: война и мнр. «Радио», 1998 г.,
№ 7, с. 16—17. Рассматриваются различные мнения о качестве звуко-
воспроизводящей аппаратуры.
А. Алейнов, А. Сырицо. «Радио», 2000 г., № 7, с. 16—18. Приводит-
ся соответствие субъективных оценок качества звука объективным ха-
рактеристикам согласования в системе усилитель-громкоговоритель.
На этой основе делается вывод: ослаблению эффекта «транзисторного
звука» способствует увеличение выходного сопротивления усилителя.
А. Маслов. Комбинированная обратная связь в УМЗЧ. «Радио»,
2001 г., № 6, с. 16—17. Предлагается сочетание малого выходного со-
противления усилителя на низких частотах (что демпфирует колеба-
ния диффузора вблизи его резонанса) с большим — на средних И вы-
соких частотах (что резко уменьшает интермодуляционные искаже-
ния).
В. Носов. О «вредном» звуке. «Радио», 2001 г., № 11, с. 14—15.
В статье рассмотрен механизм восприятия звука органами слуха чело-
века. Показано, что в условиях внешнего шума слушатель увеличива-
ет уровень громкости звуковоспроизводящего устройства, что крайне
вредно для организма.
А. Сырицо. Особенности УМЗЧ с высоким выходным сопротивлени-
ем. «Радио», 2002 г., № 2, с. 16—17. Рассматриваются различия реко-
мендаций, данных в статьях «Радио», 1997/4—14 и 2000/7—16, и пути
их реализации.
В. Федоров. Оценка качества УЗЧ. «Радиомир», 2002 г., № 6, с. 3—4.
В статье показано, что хорошим критерием при оценке качества уси-
лителя является его реакция на поступление входного сигнала в виде
меандра.
Предварительные усилители
Н. Сухов, В. Байло. Высококачественный предусилитель-корректор.
«Радио», 1981 г., № 3, с. 35—38. Описание и схема одного из каналов
предусилителя, собранного на шести транзисторах (рис. 4.1). Коэф-
фициент усиления на частоте 1 кГц 42 дБ, входная емкость 26 пФ,
модуль полного входного сопротивления на частоте 1 кГц — 48 кОм,
перегрузочная способность 30 дБ, минимальное сопротивление на-
грузки 5 кОм, максимальная емкость нагрузки 2000 пФ. Питание дву-
полярное ±30 В.
С. Лукьянов. О перегрузочной способности корректирующего усили-
теля. «Радио», 1985 г., № 10, с. 33—35. Рассмотрены источники пере-
грузки предусилителей по входу и предлагаются две схемы одного из
194
Рис. 4.1
Рис. 4.2
195
каналов. Первая схема (рис. 4.2) собрана на четырех транзисторах, об-
ладает следующими параметрами. Коэффициент усиления на частоте
1000 Гц — 40 дБ, перегрузочная способность 34 дБ, отклонение от
стандартной амплитудно-частотной характеристики не более 0,3 дБ,
коэффициент нелинейных искажений при выходном напряжении
10 В на частоте 40 Гц — 0,022%, на частоте 1000 Гц — 0,015%, на час-
тоте 12500 Гц — 0,018%.
Вторая схема собрана на восьми транзисторах, обладает перегру-
зочной способностью 40 дБ (рис. 4.3).
В. Тарасов. Предусилитель с пассивной коррекцией. «Радио»,
1988 г., № 11, с. 32—34. Предназначен для электромагнитного зву-
Рис. 4.3
196
коснимателя (рис. 4.4). Коэффициент усиления на частоте 1 кГц —
40 дБ, перегрузочная способность по входу 80 мВ, отклонение от
стандартной амплитудно-частотной характеристики не более 0,8 дБ,
коэффициент нелинейных искажений в диапазоне 20...20000 Гц не
более 0,03%, напряжение питания 24 В.
Рис. 4.4
Д. Данюк, Г. Пилько. Предусилитель-корректор для магнитного зву-
коснимателя. «Радио», 1993 г., № 11, с. 15—17; 1994 г., № 10, с. 43.
Значительная часть статьи посвящена требованиям, предъявляемым к
предусилителю. Предлагается схема на двух операционных усилите-
лях: К544УД1А и К153УД2А (рис. 4.5). Амплитуда сигнала на выходе
составляет 6,5 В при нелинейных искажениях не более 0,012%. Пита-
ние двуполярное +15 В.
Д. Данюк, Г. Пилько. Дифференциальный предусилитель-корректор
на ОУ. «Радио», 1994 г., № 3, с. 14—15 (рис. 4.6). Дифференциальное
подключение звукоснимателя к входу предусилителя-корректора по-
зволяет эффективно подавлять синфазные наводки. Собран на 4 опе-
рационных усилителях: К544УД1А (2 шт.), К140УД6, К153УД2. Пита-
ние двуполярное ±15 В.
Миии-предуснлитель. «Радио», 1995 г., № 7, с. 40—42. Из зарубеж-
ных журналов. Схема и описание упрощенного двухканального преду-
силителя, собранного на 4 операционных усилителях NE5534
(рис. 4.7). Каждый канал имеет 6 равноценных входов. Чувствитель-
ность по каждому входу 250 мВ, входное сопротивление 47 кОм, номи-
197
Рис. 4.5
Рис. 4.6
нальное выходное напряжение 1 В, выходное сопротивление 100 Ом,
разделение каналов на частоте 1 кГц — 82 дБ, коэффициент частотных
искажений 0,0003%. Приведена схема блока питания усилителя двупо-
лярным стабилизированным напряжением ±15 В (рис. 4.8).
198
Рис. 4.7
199
VD4 1N4148
С19 -
0,22мк
С17 DA6
470мк 7915 з
40В . I .
____1 2
С15
Юмк
25В
Рис. 4.8
-15В
В. Костин. Лампы или транзисторы? Лампы! «Радио», 1998 г., № 3,
с. 19—21, № 4, с. 18—19, № 10, с. 87. Предлагается описание доступ-
ного для повторения в любительских условиях комплекта ламповых
усилителей, выпускаемых фирмой «Валанкон», в который входят блок
предварительной обработки (рис. 4.9), усилитель мощности (рис. 4.10)
и блок питания (рис. 4.11). Номинальная выходная мощность —
2 х 100 Вт, максимальная кратковременная — 2 х 200 Вт, диапазон
воспроизводимых звуковых частот — 7...90000 Гц; неравномерность
амплитудно-частотной характеристики в диапазоне 20...20000 Гц не
более 3 дБ. Усилитель рассчитан на подключение акустических сис-
тем с сопротивлением 4 и 8 Ом.
А. Зызюк. Предварительный усилитель с темброблоком. «Радио»,
1998 г., № 8, с. 20—21. Схема и описание одного из каналов предуси-
лителя, собранного на операционном усилителе КР574УД1А и шести
транзисторах (рис. 4.12). Номинальное входное напряжение 0,7 В, но-
минальное выходное напряжение 0,7 В, диапазон регулировки тембра
на частоте 40 Гц ±12 дБ, на частоте 14 кГц +12 дБ, коэффициент не-
линейных искажений не более 0,05%.
М. Наумов. Предусилитель с разделенной коррекцией АЧХ. «Радио»,
1998 г., № 12, с. 19 —20. Предложена схема одного из каналов преду-
силителя для магнитной головки звукоснимателя без входного разде-
лительного конденсатора, что дает улучшение характеристик
(рис. 4.13). Собран на двух операционных усилителях КМ551УД2А и
КР574УД2А. Питание двуполярное ±15 В.
200
Рис. 4.9
201
Рис. 4.12 Рис' 414
Н. Бойко. Разделительные LC-фильтры в многополосных УМЗЧ.
«Радио», 1999 г., № 8, с. 30—31. Статья содержит особенности вклю-
чения фильтров и требования к их добротности. В качестве примера
приводится схема четырехполосного предусилителя, рассчитанного на
входной сигнал напряжением 100 мВ (рис. 4.14).
Усилители мощности
Е. Карнаухов. Усилители мощности низкой частоты. «Радио»,
1999 г., № 6, с. 18—19. Обзор усилителей мощности звуковой частоты,
выпускаемых за рубежом, с таблицей основных характеристик.
Ламповые усилители мощности
И. Вилкс, К. Грунштенн. Усилитель мощности. «Радио», 1972 г.,
№ 10, с. 43—45; 1973 г., № 8, с. 62-63, № 11, с. 62; 1974 г., № 3,
с. 63—64. Монофонический ламповый усилитель с двухтактным вы-
ходным каскадом на ультралинейной схеме (рис. 4.15). Предназначен
для использования в электромузыкальных инструментах. Фазоинвер-
тор собран по схеме с разделенной нагрузкой. Чувствительность 1,5 В,
выходная мощность 100 Вт на нагрузке сопротивлением 8 Ом, полоса
рабочих частот 20...50000 Гц с неравномерностью 2 дБ, коэффициент
нелинейных искажений 0,5%. Собран на лампах 6Н1П, 6Н6П, 6РЗС
(2 шт.).
G. Plachtovics. Ламповый УМЗЧ на 25 Вт. «Радиолюбитель»,
2000 г., № 4, с. 10—13, № 5, с. 3—5. Схема усилителя совершенно тра-
диционна: усилитель напряжения, фазоинвертор с разделенной на-
грузкой и двухтактный оконечный каскад на пентодах (рис. 4.16). По-
дробное описание поможет молодым радиолюбителям, еще не встре-
чавшимся с ламповой техникой. Кое-где по вине автора или
переводчика имеются ошибки в терминологии. Так экранирующая
сетка пентодов названа вспомогательной, а антипаразитные резисто-
ры — «стоповыми». Параметры усилителя: входное напряжение
250 мВ, коэффициент нелинейных искажений не более 4%, полоса
рабочих частот при выходной мощности 15 Вт — 20...20000 Гц с не-
равномерностью 3 дБ.
С. Милютин. Расчет выходных трансформаторов ламповых УМЗЧ.
«Радиомир», 2001 г., Ns 10, с. 6—7, № 11, с. 6—7, № 12, с. 8—9. В ста-
тье приводится методика и формулы расчета трансформаторов.
206
Рис. 4.15
207
Рис. 4.16
208
Полупроводниковые усилители мощности
А. Иванов. УМЗЧ с выходным каскадом на полевых транзисторах.
«Радио», 1988 г., № 9 , с. 33—35, 1989 г. № 3, с. 74; 1990 г., № 3,
с. 77—78 (рис. 4.17). Номинальное входное напряжение 0,775 В, вы-
ходная мощность 45 Вт на нагрузке 4 Ом, полоса рабочих частот
20...100000 Гц при неравномерности на краях диапазона 0,25 дБ, ко-
эффициент нелинейных искажений на частотах до 5 кГц — 0,003%, до
20 кГц — 0,01%, отношение сигнал/шум 100 дБ. Собран на операци-
онном усилителе КР544УД2А и шести транзисторах (в оконечном ка-
скаде — КП912Б). Питание двуполярным напряжением ±32 В. Приво-
дится схема предусилителя с восьмиполосным регулятором тембра.
Е. Гумеля. Простой высококачественный УМЗЧ. «Радио», 1989 г.,
№ 1, с. 44—48 (рис. 4.18). Номинальное входное напряжение 0,8 В,
выходная мощность 30 Вт на нагрузке 4 Ом, полоса рабочих частот
20...20000 Гц при неравномерности 2 дБ, коэффициент нелинейных
искажений 0,01%. Собран на операционном усилителе К544УД2А и
шести транзисторах. Питание от сети через трансформаторный мосто-
вой выпрямитель.
Ю. Черевань. УМЗЧ с коррекцией динамической характеристики.
«Радио», 1990 г., № 2, с. 62—68; 1991 г., № 3, с. 76 (рис. 4.19). Номи-
нальное входное напряжение 1 В, выходная мощность 60 Вт на на-
грузке 4 Ом, полоса рабочих частот 3...250000 Гц при неравномерно-
сти 2 дБ, коэффициент нелинейных искажений в диапазоне частот
20...20000 Гц — 0,01%. Собран на операционном усилителе
КР544УД2А и 11 транзисторах. Питание двуполярное напряжением
+35 В.
Г. Брагин. Мостовой усилитель мощности 34. «Радио», 1992 г., № 1,
с. 54—56 (рис. 4.20). Номинальное входное напряжение 0,35 В, номи-
нальная выходная мощность 16 Вт на нагрузке 4 Ом, полоса рабочих
частот 40...20000 Гц, коэффициент нелинейных искажений при номи-
нальной мощности на частоте 1 кГц — 0,32%, на частоте 10 кГц —
0,32%, на частоте 20 кГц — 0,35%. Питание униполярное напряжени-
ем + 14 В. Собран на 10 транзисторах (оконечный каскад на 4 транзи-
сторах КТ819ГМ).
А. Иванов. Широкополосный УМЗЧ с малыми искажениями. «Ра-
дио», 1994 г., № 2, с. 12—13 (рис. 4.21). Номинальное входное напря-
жение 1 В, номинальная выходная мощность 35 Вт на нагрузке 4 Ом
или 20 Вт на нагрузке 8 Ом, полоса рабочих частот при выходной
мощности на 3 дБ ниже номинальной 2,5... 160000 Гц, коэффициент
нелинейных искажений на частотах 20... 1000 Гц — 0,002%, 6300 Гц —
0,01%, 20000 Гц — 0,025%, 100000 Гц -- 0,13%. Питание двуполярное
209
К)
Рис. 4.19
Рис. 4.20
212
напряжением ±25 В. Собран по оригинальной схеме на 15 транзисто-
рах. В выходном комплементарном повторителе использованы ВЧ- и
СВЧ-транзисторы: 2Т908А (п-p-n) и пять соединенных параллельно
КТ932Б (р-п-р).
О. Русси. УМЗЧ с обратной связью по вычитанию искажений. «Ра-
дио», 1997 г., № 3, с. 12—14 (рис. 4.22). Обратная связь по вычитанию
искажений (ОСВИ) в отличие от ООС уменьшает коэффициент уси-
ления, так как по цепи обратной связи передается только ошибка
усиления. В статье приводится описание принципа действия усилите-
ля с ОСВИ и комментарии специалиста.
П. Белицкий. УМЗЧ на СИТ-приборах. «Радиолюбитель», 1998 г.,
№ 5, с. 18—20. В статье предлагаются два усилителя на СИТ-прибо-
рах — мощных полевых транзисторах с вертикальной структурой. Па-
раметры первого усилителя (рис. 4.23): максимальная выходная мощ-
ность 12 Вт, коэффициент нелинейных искажений не более 0,15%,
полоса рабочих частот 20...20000 Гц при неравномерности 0,25 дБ,
входное сопротивление 10 кОм. Параметры второго усилителя
(рис. 4.24): максимальная выходная мощность 27 Вт, коэффициент
213
Рис. 4.21
нелинейных искажений не более 0,06%, полоса рабочих частот
20...25000 Гц при неравномерности 0,25 дБ, входное сопротивление
10 кОм.
Н. Хацкевнч. УМЗЧ для плейера. «Радиолюбитель», 1999 г., № 1,
с. 19. Миниатюрный усилитель мощности (рис. 4.25) на одной микро-
схеме с выходной мощностью около 3 Вт при питании напряжением
3...6 В.
А. Фефелов. УМЗЧ. «Радиолюбитель», 1999 г., № 4, с. 18—19
(рис. 4.26). Номинальное входное напряжение 0,7 В, номинальная
выходная мощность 40 Вт на нагрузке 4 Ом или 20 Вт на нагрузке
8 Ом, полоса рабочих частот 15...30000 Гц при неравномерности 2 дБ,
коэффициент нелинейных искажений при номинальной мощности не
более 0,01%, входное сопротивление не менее 47 кОм, выходное со-
противление не более 0,03 Ом.
А. Петров. Транзисторный УМЗЧ на пути к совершенству. «Радио-
любитель», 1999 г., № 5, с. 18—19, № 6, с. 13—15, № 7, с. 12—13, № 8,
с. 13—14; «Радиомир», 2001 г., № 11, с. 3—4. Цикл статей с подроб-
214
> «-36В
Рис. 4.22
Рис. 4.23
215
Рис. 4.24
DA1 +Un плейера
С14 10
С12
10
1Н
Рис. 4.25
I
Вход
216
3
Рис. 4.26
ным рассмотрением источников искажений сигнала в транзисторных
УМЗЧ и методики их уменьшения. Предложенная схема усилителя
(рис. 4.27) обладает следующими характеристиками. Коэффициент
усиления по напряжению 16, номинальная выходная мощность 60 Вт
на нагрузке 4 Ома, коэффициент нелинейных искажений на частотах
1000 Гц — 0,01, 10 кГц — 0,01, 20 кГц — 0,02%, верхняя частота среза
130 кГц, входное сопротивление 5,7 кОм.
М. Сапожников. УМЗЧ с однополярным источником питания. «Ра-
дио», 1999 г., № 6, с. 16—17, 21. Стереофонический усилитель
(рис. 4.28) собран полностью на транзисторах без применения интегра-
льных микросхем. Раздельные левый и правый каналы нагружены ди-
намическими головками, рассчитанными на воспроизведение средних
и верхних звуковых частот. Нижние частоты воспроизводятся одной
общей головкой, для которой каналы образуют мостовой усилитель.
217
Oo
C2
220mk40B
R24 20
S
C4
VD3
АЛ307
VD2
KC212
_I*22mk
"",16В
I R2
I 2,2k
R7
2,4k
_LC5
“Г22мк
VD1
KC212ZA
\/T9
VT10
VT11
R25 56
Rd 150
VD14
VT12
5k
C9
13C
R19
30k
220мк40В
R20’|jR22
200 Ц 15k
F1R29*
Il 1,2k
T VT16
R26 56
VD12 '
V
VD5\ 7_
VD65 7
vd7 V
R1 1k
R4 4,7k
C1
1000
C6
6.8T
R5
100k
0+35B
R9
120
R16
30k
VD4
АЛ307
г 7VD15 r]R36
_ LKfl212U 0,4
VD11
V 2kVD13
VD17
R3210
-ка-
IR34
]470
426’
3,3k
VT17
VT1, VT4.VT5 KT6117A
VT2, VT3, VT5 KT6116A
VT7, VT9, VT13 KT3117 A(KT342)
VT8, VT10, VT14 KT3108A(KT3107)
VT11,VT16 KT851(KT9115)
VT12, VT15 KT850(KT940)
VT17 KT825A
VT18 KT927A
VD5...VD14, VD17..VD20 КД522
DA1 К140УД7
C10
°-1 R40 3,9
VT13
R41 10
Вых
R38
R27 20
R33 10
VD16
R42 2.2M C110,033
R35
470
VD18
VD19,
VD20
+0,7B
-HI—I
Для этого сигнал правого канала инвертируется, а головка .НЧ включе-
на между выходами каналов. Номинальное входное напряжение 0,5 В,
номинальная выходная мощность в каждом СЧ- ВЧ-канале 14 Вт на
нагрузке 8 Ом или 20 Вт на нагрузке 4 Ома, номинальная мощность в
общем канале НЧ — 36 Вт на нагрузке 8 Ом. Полоса рабочих частот
20...20000 Гц, коэффициент нелинейных искажений на частоте 1 кГц —
0,04%, на частоте 20 кГц — 0,06%, входное сопротивление 330 кОм.
П. Буйвидович. Простой высококачественный УМЗЧ. «Радиолюби-
тель», 1999 г., № 6, с. 16. Хотя усилитель собран по традиционной
схеме (рис. 4.29), она имеет некоторые особенности, приведенные в
статье. Номинальное входное напряжение 300 мВ, номинальная вы-
ходная мощность около 5 Вт.
Е. Piret. Усилитель Hi-Fi на комплементарных полевых транзисто-
рах. «Радиолюбитель», 1999 г., № 7, с. 14—16. Усилитель (рис. 4.30)
собран полностью на транзисторах без применения интегральных
микросхем. Статья содержит подробное описание принципа работы
схемы и утверждение автора о том, что воспроизведение с хорошей
аналоговой пластинки или непосредственно с концерта дает превос-
ходное качество. Конкретных численных характеристик усилителя не
приводится.
Рис. 4.29
220
Рис. 4.30
221
Трехполосный УМЗЧ на микросхемах. «Радио», 1999 г., № 9, с. 44.
Из раздела «За рубежом». Усилитель (рис. 4.31) обеспечивает номина-
льную выходную мощность низкочастотного канала 30 Вт на нагрузке
4 Ома, в средне- и высокочастотном каналах — по 15 Вт на нагрузке
8 Ом.
Рис. 4.31
С. Агеев. Сверхлинейный УМЗЧ с глубокой ООС. «Радио»,
1999 г., № 10, с. 15-17, № 11, с. 13 -16, № 12, с. 16-19; 2000 г.,
222
№ 1, с. 18—20, № 2, с. 40-41, № 4, с. 40-43, № 5, с. 22-23, 40,
№ 6, с. 10-15, № 9, с. 39-41, № 10, с. 17, № 11, с. 16-17.
В статье автор рассматривает различия между рекламными обеща-
ниями производителей и реальным качеством промышленных образ-
цов УМЗЧ. Приводится подробный анализ причин появления различ-
ных искажений сигнала. Предлагается схема усилителя (рис. 4.32) с
глубокой и широкополосной обратной связью. Номинальное входное
напряжение 1,5 В, долговременная мощность на нагрузке 4 Ом не ме-
нее 150 Вт. Скорость нарастания выходного напряжения не менее
160 В/мкс, уровень интермодуляционных искажений от 0,002 до
0,01%. Усилитель способен работать на комплексную нагрузку, имеет
защиту от перегрузки по входу и выходу.
В. Левицкий. УМЗЧ е индуктивной коррекцией. «Радио», 1999 г.,
№ 10, с. 18—19. Особенностью усилителя (рис. 4.33) является исполь-
зование индуктивной коррекции входного каскада за счет включения
индуктивности в эмитгерную цепь. Номинальное входное напряже-
ние около 2 В, номинальная выходная мощность 70 Вт на нагрузке
4 Ом, полоса рабочих частот 20...20000 Гц, коэффициент нелинейных
искажений не более 0,01%.
В. Мещеряков. УМЗЧ в классе AD. «Радиолюбитель», 2000 г., № 5,
с. 6—8, № 6, с. 5—7. Предназначен для использования в аппаратуре с
автономным питанием, когда экономия энергии является приоритет-
ной. Для этого схема построена с применением широтно-импульсной
модуляции (ШИМ) (рис. 4.34). В статье также рассмотрены разновид-
ности ШИМ. Параметры стереоусилителя: входное напряжение 1 В,
коэффициент полезного действия 80%, полоса рабочих частот
20...20000 Гц при неравномерности 3 дБ, коэффициент нелинейных
искажений при выходной мощности 2,5 Вт — 0,5%, при выходной
мощности 5 Вт — 5%.
А. Сырицо. УМЗЧ на микросхеме TDA7294. «Радио», 2000 г., № 5,
с. 19—21. Приводятся параметры интегральной микросхемы и схема
усилителя (рис. 4.35). Выходная мощность 60...70 Вт, полоса рабочих
частот 20...20000 Гц при неравномерности 3 дБ, коэффициент нели-
нейных искажений не более 0,005%.
А. Алейнов, А. Сырицо. Улучшение звуковоспроизведения в системе
УМЗЧ — громкоговоритель. «Радио», 2000 г., № 7, с. 16—18. Показа-
но, что искажения, присущие «транзисторному» звуку, вызваны от-
кликом громкоговорителя. Предложены методы, исключающие влия-
ние громкоговорителя на усилитель и устраняющие «транзисторное»
звучание.
I. Urban. 300-вагтный усилитель мощности. «Радиолюбитель»,
2000 г., № 7, с. 8- 10, № 8, с. 7—9, № 9, с. 6—9 (рис. 4.36). Автору не-
223
Общ.А
С5 0,47мк 83В
R16*68к
R6 Юк
WVD3
“ -L. ± се
25В J
VVD4
R18
68к
7\VD9
и л VT2
КГЗЮ7А
VD1-VD21
КД521А
С19 J_ _L,
01М1<1Е П?
VD1
м
VD2
С7 82
VD10
-L С16
“ “ 270
DA1
КР140УД1101
I9
>со
VvD5
VD11,
DA3
[~iR20R25r~] КР140УД1101
[/]470 4,7кИ
Го2кЙ
С1
0,68мк
C3-L
470” “
R7 24к
VD12
V VD6
R22
С8
0,1мк
5 7_ VD7
220мк*
25В
I IR>]
^7 VD8
VT4
КГЗЮ7А
R8 Юк
VT3
КТ3102А
VD13 Г"Т
VD14
2^
HR23 [7] R26
I] Юк LJ 1к
__С17
6,8
VD18
>со
С20
220мк
25В
R38
2к
VT5
КТ638А
R33
220
+и^»
R37
820
R30
20к
ПГО1
Ц 22к
__С18
R19
66к
R21
R17*68k 390|(
R27
1,1М
Т R28
1,1М
DA4
КР140УДИ01
С24
270 =f=
VD17
-И-
С27
Эмк 25В
С25 -L -Е
0'1МК1 I
•16,5В
VD15
R35 Юк
К индикатору
искажений
R3
470
С21
270
-L СЮ
0,1мк
DA2
КР140УД23
С9
0,47мк 63В
С13
220мк ф
2RR
JL С12
*Т”0,1мк
- - 0,1мк
C22j_ С23__
270-Г 470 “1“
R36
Юк
С14
220мк -U
25В
R14 47
►и
-U
R10 220
С15
— 0,1мк
Рис. 4.32(1)
224
Рис. 4.32(2)
225
VT20-VT23 КТ981А
VT28...VT35 КТ819Г1
VD28-VD31 КД243Б
VD36-VD41 КД213Б
VT20
VT23 Ю
VD28
R86 4.7
VT28
R87 4,7
R88 4,7
R894,7
R82 R85
68 68
R110
80,..100мА
R114T
юк L
0,47мк
VD33
. С49
2,2МК
63В
+40В
С53-С64
4700мк
508
2 ^VD36
VT44
КТ638А
-308
С80
ЗЗООмк
638
VD39 VD41
L1 1,ЗмкГ L2 1,8мкГ
>+528
>Общ.
>-308
> +ОС
C48
2,2мк
|-Ч Z/MK
-0 S3B= =
R118 33
R120 47
S2'
R102
R90 4.7
R91 4,7
ЙТЙТ
C51
0.47MK
> +AC
VD34
R118
220
R121
R92 4,7
VT24
КД243Б
R119i
47 |
С77
0,15мк___ __
160В J" 160В -J*
C79 J_
2200 “Г
> -AC
S31
VT24-VT27
KT639E
R112 390
VD35
R113
390
VD31
КД243Б
VT45
КТ632Б
R117]
Юк
VT36-VT43 КТ818Г1 VD32-VD35 КД521А
ОС
ЕС65-С76
4700MI*
508
>Общ.
С81
— ЗЗООмк
63 В
-40В.
>-528
С52
3300
R122 R123
300 300
Рис. 4.32(3)
обходимо было решить проблему выбора транзисторов выходного ка-
скада, рассчитанных на ток 30 А и напряжение 100 В, поэтому в каж-
дом плече двухтактной схемы использовано параллельное соединение
четырех мощных полевых транзисторов с антипаразитными резисто-
рами. Параметры усилителя: входное напряжение 1,3 В, номинальная
выходная мощность 300 Вт на нагрузке 4 Ом, коэффициент нелиней-
ных искажений при номинальной мощности в полосе частот
35...16000 Гц не более 0,1%.
226
Рис. 4.33
А. Левашов. УМЗЧ для автомобильной радиоаппаратуры. «Радио»,
2000 г., № 8, с. 14. Описание и схема стереофонического усилителя
мощности (рис. 4.37). Номинальная выходная мощность на нагруз-
ке 4 Ом — 2 х 15 Вт, полоса рабочих частот 20...20000 Гц, коэффи-
циент нелинейных искажений 0,3%, диапазон регулировки тембра
НЧ от —19 до +17 дБ на частоте 40 Гц и ВЧ +15 дБ на частоте 16 кГц.
Н. Рекунов. Мостовой УМЗЧ с БСИТ. «Радио», 2000 г., № 9,
с. 12—13 (рис. 4.38). Усилитель на мощных полевых транзисторах
БСИТ (быстродействующий транзистор со статической индукцией,
см. «Радио», 1995 г., № 3, с. 42), предназначенных для работы в импу-
льсных блоках питания или строчной развертки КИ956Б, КП958А и
КП959В. Номинальное входное напряжение 1 В, номинальная выход-
ная мощность 100 Вт на нагрузке 8 Ом, коэффициент нелинейных ис-
кажений на частоте 1000 Гц не более 0,02%, скорость нарастания вы-
ходного напряжения не менее 50 В/мкс.
227
Рис. 4.34
228
+1)пит
Рис. 4.35
А. Петров. Два усилителя мощности 34. «Радио», 2000 г., № 10,
с. 14—16. К достоинству усилителей относится низкий коэффициент
гармоник во всей полосе частот — 0,02...0,03%. Номинальная выход-
ная мощность усилителей 60 Вт. Один имеет высокое выходное со-
противление, другой — низкое.
С. Сакевич. Простой эстрадный усилитель мощности. «Радио»,
2000 г., № 11, с. 12—14, № 12, с. 37—41. Двухканальный УМЗЧ с вы-
ходной мощностью 2 х 400 Вт на нагрузке 4 Ом с принудительным
охлаждением. Номинальное входное напряжение 1,1 В, диапазон ра-
бочих частот 20...20000 Гц, коэффициент нелинейных искажений не
более 0,1%.
Н. Рекунов. Простой УМЗЧ. «Радио», 2000 г., № 11, с. 58. Из раз-
дела «Для начинающих» (рис. 4.39). Входное напряжение 0,7 В, вход-
ное сопротивление 50 кОм, номинальная выходная мощность на час-
тоте 1 кГц — 70 Вт на нагрузке 4 Ома или 35 Вт на нагрузке 8 Ом, по-
лоса рабочих частот 10...30000 Гц при неравномерности 1 дБ,
коэффициент нелинейных искажений в этом диапазоне частот 0,1%,
уровень шумов -90 дБ.
Н. Левашов. Простой УМЗЧ на микросхеме TDA7294. «Радио»,
2001 г., № 3, с. 14. Одноканальный усилитель (рис. 4.40) с входным
229
R3 191к
Рис. 4.38
сопротивлением 22 кОм, входным напряжением 750 мВ, номинальная
выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 70 Вт, диапазон частот
20...20000 Гц, коэффициент нелинейных искажений 0,5%, питание
напряжением +27 В, ток покоя 60 мА.
О. Малай. УМЗЧ в магнитофоне-приставке «Нота МП-220С». «Ра-
дио», 2001 г., № 3, с. 13—14. Расширить возможности аппарата мож-
но, встроив в него простой УМЗЧ (рис. 4.41), для чего достаточно до-
бавить две недорогие микросхемы на одной печатной плате. Предла-
гается схема усилителя на интегральной микросхеме К174УН22
(аналог TDA2005) и стабилизаторе питания КР142ЕН8Б.
А. Сырицо. Особенности УМЗЧ с высоким выходным сопротивлени-
ем. «Радио», 2002 г., № 2, с. 16—17. В статье рассмотрены структуры
232
С2 2,2мк
Рис. 4.39
С4, С5. СЮ
22мк50В
233
DA1*
С2' КР142ЕН8Б
0,47мк д
К конт. А
платы А9
К конг. 6
платы А9
VDV. VD2'
КД206А
«-ВН-
470МК -р
250
Вых. +12В
стаб.
К конт. 10
платы А8
Рис. 4.41
усилителей с высоким выходным сопротивлением, снижающим ин-
термодуляционные искажения.
D. Barnab6s. Миниатюрный УМЗЧ 2 х 100 Вт. «Радиомир», 2002 г.,
№ 2, с. 5—6, № 3, с. 4—5, № 4, с. 5—6. В статье приводятся описание
и схема одного канала усилителя, собранного на интегральных мик-
росхемах NE5532 (предусилитель) и TDA7294 (оконечный каскад).
Основные параметры: входное напряжение 0,2 В, выходная мощность
одного канала 100 Вт, габариты 52 х 115 х 175 мм, масса 2,65 кг.
А. Орлов. УМЗЧ с симметричным входом без общей ООС. «Радио»,
2002 г., № 4, с. 12—14, Ns 5, с. 15—16 (рис. 4.42). Использование вы-
соколинейного входного каскада на транзисторах с общими базами и
прецизионным токовым зеркалом исключило необходимость приме-
2.34
ЗыХОа
235'
нения общей ООС, а симметрия устраняет наводки. Номинальное
входное дифференциальное напряжение 1,2 В, номинальное входное
сопротивление 619 Ом, рабочий диапазон частот 5...200000 Гц, долго-
временная выходная мощность на нагрузке 7 Ом — 105 Вт, на нагруз-
ке 4 Ом — 156 Вт, скорость нарастания выходного напряжения не ме-
нее 60 В/мкс, уровень интермодуляционных искажений при максима-
льном выходном напряжении не более 0,03%.
И. Нечаев. УМЗЧ для компьютера. «Радио», 2002 г., № 5, с. 19
(рис. 4.43). Дополнив звуковую карту стереофоническим усилителем
мощности, можно значительно улучшить качество воспроизведения
звука, приблизив его к уровню хороших мультимедийных систем.
В. Федоров. Процессор канала SUBWOOFER. «Радиомир», 2002 г.,
№ 5, с. 3 (рис. 4.44). Описание и схема устройства для выделения из
стереофонического исходного сигнала низкочастотных составляющих
для последующего усиления в канале сабвуфера.
составил В. А. Никитин (г. Москва)
236
Оглавление
От автора-составителя.....................................3
Глава 1. Домашний кинотеатр...............................5
1.1. Звук для домашнего кинотеатра.....................5
Форматы многоканальной звукозаписи........................6
Источники видеосигнала....................................9
Форматы изображения......................................11
Предварительные усилители для домашнего кинотеатра.......12
Усилители мощности для домашнего кинотеатра..............12
Домашний ТНХ.............................................13
Стандарты выходной мощности ТНХ..........................14
Акустические системы для домашнего кинотеатра............15
Настройка системы домашнего кинотеатра...................17
Словарь существующих терминов............................18
1.2. Что такое High-End звук..........................20
Акустические системы
для стереофонии и домашнего кинотеатра................20
Основные требования
к корпусам акустических систем класса High End .......22
Полный тракт и согласование элементов тракта.............23
Как правильно подобрать акустические системы.............24
Сколько же полос должна иметь АС.........................30
Особенности акустических систем,
разработанных по технологиям «ALEKS» и их использование. . . 32
Оценка воспроизведения акустических систем...............34
Глава 2. Радиолампы снова в строю........................36
2.1. Конструирование, монтаж
и испытание лампового усилителя мощности..............36
Расчет трансформаторов...................................54
Силовой трансформатор....................................66
237
Расчет дросселя..........................................72
Конструкция усилителя....................................75
Важные моменты...........................................80
Настройка усилителя......................................82
Измерения................................................84
АЧХ системы..............................................85
Слуховая экспертиза......................................87
Заключение...............................................88
Часто задаваемые вопросы.................................88
Список литературы........................................99
2.2. Ламповый усилитель мощности для систем
высококачественного звуковоспроизведения..............100
2.3. Почему снова ламповый усилитель?................112
Транзисторы или лампы?..................................112
Краткая характеристика
наиболее широко распространенных выходных ламп........114
Усилитель на лампах 6П14П...............................117
Двухтактный усилитель на триодах в классе А.............126
2.4. Ламповый фон-корректор с усилителем.............133
Глава 3. Конструкции гибридных
и полупроводниковых усилителей........................139
3.1. Схемотехника гибридного усилителя...............139
Список литературы
3.2. Простые усилители мощности низкой частоты.......170
Усилитель на микросхеме TDA2OO3 ........................171
Усилитель на микросхеме TDA2004 ....................... 172
Усилитель на микросхеме TDA2005 ....................... 175
3.3. Простые индикаторы выходной мощности............177
Стрелочные индикаторы...................................178
Светодиодные индикаторы . . . ..........................180
Конструкция.............................................184
3.4. Усилители воспроизведения
для кассетных проигрывателей..........................185
Усилитель на ИМС 548УН1.................................185
Усилитель на И МС КА2221................................187
238
Усилитель на ИМС TDA1522 .......................... 189
Глава 4. Библиографический справочник
(аннотированный указатель журнальных статей) ..192
Усилители низкой частоты..........................192
Предварительные усилители.........................194
Усилители мощности................................206
239
Серия «СОЛОН — радиолюбителям», выпуск 19
Автор-составитель
Арнольд Яковлевич ГРИФ
КОНСТРУКЦИИ И СХЕМЫ
ДЛЯ ПРОЧТЕНИЯ С ПАЯЛЬНИКОМ-4
Ответственный за выпуск В. Митин
Макет и верстка Н. Бармина
Обложка Е. Холмский
ООО «СОЛОН-Пресс»
123242, г. Москва, а/я 20
Телефоны:
(095) 254-44-10, 252-36-96, 252-25-21
E-mail: Solon-R@coba.ru
Приглашаем к сотрудничеству авторов —
специалистов по ремонту бытовой и офисной техники
E-mail: Solon-Avtor@coba.ru
ООО «СОЛОН-Пресс»
127051, г. Москва, М. Сухаревская пл., д. 6. стр. 1 (пом. ТАРП ЦАО)
Формат 60х84/|б. Объем 15 п. л. Тираж 3000 экз. Заказ № 1564
Отпечатано с готовых диапозитивов в ГУП РМЭ
«Марийский полиграфическо-издательский комбинат»
424000. г. Йошкар-Ола, ул. Комсомольская. 112