Читать книгу «Юный радиолюбитель [7-изд]» онлайн.
Усилитель пятикаскадный, на семи транзисторах V1-V7. Из них транзистор V5 структуры n-р-n, остальные р-n-р. Первый каскад усилителя является согласующим между звукоснимателем и входом основного усилителя. Чтобы он возможно слабее шунтировал звукосниматель, его транзистор V1 работает как эмиттерный повторитель. Отрицательное напряжение смещения на базу транзистора подается с делителя R2, R3 через резисторы R4 и R5. Между эмиттерной и базовой цепями транзистора V1 включен электролитический конденсатор С3, способствующий увеличению входного сопротивления каскада примерно до 1 МОм. Это значительно больше входного сопротивления аналогичного каскада предыдущего усилителя.
Резистор R1 и конденсатор С1 образуют корректирующую цепь, несколько ослабляющую наивысшие частоты звукового диапазона. Но ее в принципе может и не быть. С резистора R6 — нагрузки транзистора согласующего каскада, сигнал звукоснимателя через конденсатор С4 подается на переменный резистор R7, являющийся регулятором громкости, а с его движка — через конденсатор С5 на базу транзистора V2. Транзистор этого каскада усилителя включен по схеме ОЭ. Его нагрузкой служит резистор R9. Напряжение смещения на базу подается с коллектора через резистор R8. При таком способе смещения между коллектором и базой транзистора создается отрицательная обратная связь, стабилизирующая работу каскада.
Эмиттерный резистор R10, малое сопротивление которого практически не сказывается на режиме транзистора, является элементом другой цепи отрицательной обратной связи, о которой я скажу позже.
Третий каскад на транзисторе V3, включенном по схеме ОЭ, не только дополнительно усиливает сигнал, поступающий к нему через конденсатор С6 от предыдущего каскада, но и обеспечивает последующим каскадам двухтактный режим работы.
Вспомни мой рассказ о принципе работы двухтактного усилителя. Для работы каскада в таком режиме на базы его транзисторов усиливаемое напряжение звуковой частоты должно подаваться в противофазе, т. е. со сдвигом фаз на 180°. В предыдущем усилителе это получалось с помощью межкаскадного трансформатора фазоинверсного каскада Здесь же это достигается благодаря использованию в предоконечном каскаде транзисторов разной структуры.
Вот как это получается. Коллекторную нагрузку транзистора V3 третьего каскада образуют резисторы R15, R14 и звуковая катушка головки В2 громкоговорителя. Сопротивление резистора R14 в этой цепи значительно больше суммарного сопротивления резистора R15 и звуковой катушки головки, поэтому на нем в основном происходит падение напряжения усиливаемого сигнала. Оно-то и подается непосредственно на базы транзисторов V4 и V5 четвертого каскада. Транзистор V4 (р-n-р) усиливает отрицательные, а транзистор V5 (n-р-n) положительные полуволны сигнала звуковой частоты. В результате на резисторах R17 и R18, выполняющих роль нагрузок транзисторов V4 и V5, создаются одинаковые по амплитуде, но противоположные по фазе импульсы колебаний звуковой частоты, которые усиливаются по мощности транзисторами V6 и V7 выходного двухтактного каскада. Мощные колебания звуковой частоты со средней точки транзисторов этого каскада (точка симметрии) поступают через конденсатор С9 к головке В2 громкоговорителя и преобразуются ею в звуковые колебания.
Емкость конденсатора С9 должна быть возможно большей (во всяком случае — не меньше 100 мкФ), чтобы не оказывать заметного сопротивления колебаниям низших звуковых частот. Резистор R14, являющийся основной коллекторной нагрузкой транзистора V3, правым (по схеме) выводом подключен к отрицательному проводнику источника питания не непосредственно, а через головку В2. При таком его включении между выходом и базой транзистора V4 создается положительная обратная связь, выравнивающая условия работы транзисторов предоконечного каскада.
Какова роль резистора R15? Он нужен для устранения искажений типа «ступенька». Коллекторный ток транзистора V3 создает на этом резисторе падение напряжения, равное 0,2–0,3 В, которое вместе с усиливаемым сигналом подается на базы транзисторов V4 и V5. При этом на базе транзистора V4 относительно его эмиттера получается отрицательное напряжение смещения, а на базе транзистора относительно его эмиттера — положительное. В результате транзисторы несколько приоткрываются и не искажают слабый усиливаемый сигнал.
Обращаю внимание на способ подачи напряжения смещения на базу транзистора V3. Правый (по схеме) вывод резистора R11 делителя напряжения R11, R12 соединен не с общим проводником цепи питания, а с точкой симметрии выходного каскада. Но в этой точке действует переменное напряжение звуковой частоты. Значит, на базу транзистора V3 через резистор R11 вместе с постоянным напряжением смещения подается еще и переменное напряжение звуковой частоты, образуя отрицательную обратную связь по напряжению, стабилизирующую работу трех каскадов усилителя.
Резистор R16 — элемент термостабилизации режима работы транзистора V3, а шунтирующий, его конденсатор С8 ослабляет отрицательную обратную связь между эмиттером и базой этого транзистора, снижающую усиление каскада. Конденсатор С10 и резистор R19 совместно с резистором R10 создают между выходом и вторым каскадом усилителя цепь отрицательной обратной связи по переменному напряжению. Охватывая четыре каскада, она, несколько снижая чувствительность, улучшает качество работы усилителя в целом. Глубину этой отрицательной обратной связи можно регулировать подбором резистора R19.
Резистор R13 и конденсатор С7 образуют развязывающий фильтр — ячейку, предотвращающую самовозбуждение усилителя из-за паразитных связей между его выходом и входом через общий источник питания. Подобный фильтр, и даже не один, будет присутствовать во многих твоих конструкциях, поэтому я поподробнее расскажу о его действии.
Дело в том, что основным потребителем тока усилителя является его выходной каскад. В усилителе, о котором сейчас идет речь, ток покоя транзисторов выходного каскада составляет 10–12 мА, что уже более чем в два раза больше тока, потребляемого транзисторами всех других каскадов. Во время работы усилителя ток выходного каскада изменяется со звуковой частотой и при наиболее сильных сигналах увеличивается до 200–250 мА. С такой же частотой изменяется в небольших пределах и напряжение источника питания, а значит (если фильтра не будет) и напряжение в цепях транзисторов других каскадов. При этом между выходом и входом усилителя через общий источник питания может возникнуть положительная, в данном случае — паразитная обратная связь, и если она достаточно сильная, то усилитель самовозбуждается.
Чтобы предотвратить это неприятное явление, в усилитель введен фильтр R13C7. По своему действию он должен напомнить тебе ячейку сглаживающего фильтра выпрямителя. На резисторе R13 происходит падение напряжения, в том числе и колебаний звуковой частоты, создаваемых в обшей цепи питания выходным каскадом. Конденсатор С7 включен, как и в выпрямителе, параллельно источнику тока. При повышении напряжения на его обкладках он заряжается больше, а при понижении напряжения в цепи питания он разряжается, поддерживая, таким образом, постоянство напряжения в тех участках цепи, к которым он подключен. Таким образом, ячейка R13C7 развязывает, как бы разобщает, каскады усилителя по переменному току, что предотвращает самовозбуждение, поэтому ее и называют развязывающим фильтром.
Каковы преимущества этого усилителя перед аналогичным усилителем с трансформаторами (например, по схеме на рис. 183). Их в основном два. Первое преимущество чисто конструктивного характера — отсутствие сравнительно сложных и громоздких межкаскадного и выходного трансформаторов. Это позволяет конструировать более компактные и легкие усилители, что особенно важно для переносной аппаратуры. Второе преимущество качественное — отсутствие искажении, вносимых в работу усилителя трансформаторами, и равномерность усиления по диапазону звуковых частот. Бестрансформаторный усилитель может равномерно усиливать практически почти весь воспринимаемый нами диапазон звуковых частот (примерно от 20–40 Гц до 15–20 кГц). Аналогичный же усилитель с межкаскадным и выходным трансформаторами равномерно усиливает более узкий диапазон звуковых колебании, примерно от 100 Гц до 5–6 кГц.
Эти преимущества бестрансформаторных усилителей достигаются в основном за счет усложнения их выходных каскадов и некоторого увеличения расхода энергии на их питание.
Внешний вид и внутреннее устройство электрофона показаны на рис. 187.
Рис. 187. Размещение усилителя и его блока питания в корпусе электропроигрывателя
Усилитель 1 и блок питания 2 смонтированы на отдельных платах, которые (с учетом конструктивных особенностей электропроигрывателя) винтами с гайками на невысоких цилиндрических стойках укреплены на дне корпуса. Регулятор громкости R7, объединенный с выключателем питания S1, и индикатор включения питания Н1 находятся на панели ЭПУ возле звукоснимателя.
Гнездовую часть штепсельного разъема (двухгнездовую колодку) для соединения звуковой катушки головки громкоговорителя с выходом усилителя можно укрепить на одной из боковых стенок.
Внешний вид монтажных плат усилителя, блока питания и соединения деталей на них показаны на рис. 188 и 189.
Рис. 188. Внешний вид и плата усилителя
Рис. 189. Внешний вид и плата блока питания усилителя
Их печатные платы выполнены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм способом, описанным в девятой беседе (см. с. 145). Монтаж может быть навесным, с использованием пустотелых заклепок или шпилек, запрессованных в отверстиях в гетинаксовых или текстолитовых платах. Статический коэффициент передачи тока h21Э транзисторов может быть 40 50. В первом каскаде усилителя желательно использовать малошумящий транзистор МП39Б, П27A или ГТ310А. Транзистор МП38 (V5) можно заменить транзисторами МГТ35 МП37, а П213 — транзисторами П201 П203, П214. Все постоянные резисторы МЛТ-0,5 (можно МЛТ-0,25, МЛТ-0,125), переменный резистор R7 (с выключателем питания S1) СПЗ-4ВМ. Все электролитические конденсаторы, кроме С2 (для удобства монтажа он К50-3), типа К50-6. Неэлектролитические конденсаторы любые (МБ, КЛС, КСО, К20-7А), но номинальное напряжение конденсаторов С13 и С14 должно быть не менее 400 В. Динамическая головка В2 громкоговорителя мощностью не менее 1 Вт (например, 1ГД-36, 1ГД-40, 2ГД-22, 3ГД-31).
Мощные транзисторы усилителя и стабилизатора напряжения блока пихания снабжены теплоотводами (радиаторами) П-образными пластинками из дюралюминия, плотно прилегающими к корпусам транзисторов (рис. 190).
Рис. 190. Мощный транзистор с теплоотводом
Вокруг крепежных винтов теплоотводов с транзисторами фольгу на плате нужно удалить. Выводы транзисторов, на которые надеты отрезки поливинилхлоридной трубки, соединены с соответствующими им токонесущими площадками плат, изолированными монтажными проводниками.
В качестве сетевого трансформатора блока питания использован выходной трансформатор кадровой развертки ТВК-110-Л-2. Его обмотка I (2430 витков провода ПЭВ-1 0,15) работает как сетевая, обмотка II (150 витков провода ПЭВ-1 0,55) — как понижающая, а обмотка III не используется. Такую функцию в блоке питания может выполнять также трансформатор ТВК-90. Для выпрямителя пригодны любые плоскостные диоды. Стабилитрон Д815Д можно заменить близкими ему по напряжению стабилизации стабилитронами Д811, Д813, Д814Г.
Конструкция громкоговорителя может быть как горизонтальной (рис. 191), так и вертикальной — это дело вкуса.
Рис. 191. Громкоговоритель
Для его ящика используй хорошо проклеенную толстую фанеру или плиту спрессованной древесной стружки (ДСП). В лицевой панели выпили (или выруби стамеской) отверстие по диаметру диффузора головки и спереди задрапируй нетолстой декоративной тканью. Части ящика соединяй вместе на клею при помощи брусков по углам внутри. Очень важно, чтобы все соединения деталей ящика были прочными, иначе звук будет дребезжащим. К звуковой катушке головки подключи двухжильный провод длиной 1,5 м со штепсельной частью разъема на конце для подключения к выходу усилителя.