Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы - Сворень Рудольф Анатольевич. Страница 29

30. Для воспроизведения грамзаписей можно построить двухкаскадный усилитель НЧ. Главная задача второго (выходного) каскада — обеспечить достаточную выходную мощность. Для этого служат специальные выходные лампы (второй элемент обозначения — буква П), с довольно большим (десятки миллиампер) анодным током, высокой крутизной и сравнительно небольшим внутренним сопротивлением. Благодаря большому току лампа может создавать достаточно мощную электрическую копию (для распространенных типов ламп —5–6 вт) входного сигнала. Однако для этого напряжение на сетке лампы должно достигать 2—10 в. Ни один из известных нам переводчиков (в частности, звукосниматель) такого напряжения дать не может, и поэтому перед выходным каскадом необходим по крайней мере еще один каскад — усилитель напряжения. Для него используют триоды или пентоды небольшой мощности. Первый каскад усиливает напряжение, полученное от звукоснимателя, в 50—150 раз и обеспечивает достаточно высокую чувствительность усилителя.

Почти все детали схемы 30, 30 должны быть вам знакомы. Среди них вы найдете выходной трансформатор Тр_в, цепочки смещения R_к1, С_к1, R_к2, С_к2, сопротивления утечки сетки R_c1, R_c2, анодную нагрузку R_a1, блокировочный конденсатор С_э1 — гасящее сопротивление R_э1 для установки необходимой величины U_э. Разделительный конденсатор С_с2 защищает управляющую сетку Л₂ от постоянного анодного напряжения и беспрепятственно пропускает усиленный сигнал. Переменное сопротивление R_c1 выполняет роль регулятора громкости. Оно включено как делитель напряжения — на сетку подается часть напряжения, которое дает звукосниматель Зв. Цепочка R_ТC_Т образует простейший регулятор тембра. Чем выше движок R_Т, тем меньшая часть этого сопротивления включена в цепь, тем большую роль играет конденсатор С_Т. Емкость его подобрана так, что С_Т замыкает на шасси высшие частоты входного сигнала лампы Л₂ и, следовательно, заваливает в этой области частотную характеристику. На низших частотах емкостное сопротивление конденсатора слишком велико, и он мало влияет на частотную характеристику на этом участке.

рис. 30, 30

Рассмотрев схему двухкаскадного усилителя, мы вышли, наконец, на линию старта — копия этой схемы вместе со схемой выпрямителя и указанием данных всех деталей приведена на рис. 44. Здесь же показан один из вариантов монтажа усилителя. В усилителе применены силовой и выходной трансформаторы от приемника «Рекорд».

Рис. 44. Простой двухламповый усилитель

Для того чтобы сравнивать различные схемы и конструкции усилителей, нужно прежде всего точно договориться о том, какие их качества нужно заносить в графу «хорошо», а какие в графу «плохо». Но еще раньше нужно сказать несколько слов о тех показателях, которые характеризуют работу усилителя (рис. 31).

Рис. 31. Для оценки усилителя нужно знать его основные качественные показатели, в частности, номинальную выходную мощность, соответствующие этой мощности коэффициент нелинейных искажений, чувствительность, полосу воспроизводимых частот, допустимые в этой полосе частотные искажения, уровень фона, динамический диапазон громкости.

На вход усилителя НЧ с микрофона, звукоснимателя, магнитной головки и т. п. подается электрический сигнал — копия звука. Такой же сигнал, но, конечно, более мощный, должен появиться на выходе усилителя. Но, к сожалению, в процессе путешествия по усилителю форма сигнала искажается, несколько изменяется его спектр. Здесь мы встречаем уже знакомые виды искажений: нелинейные, частотные и фазовые. Но если раньше мы говорили об искажении звуковых колебаний, то теперь речь идет об искажении электрического сигнала. С точки зрения конечного результата это одно и то же — электрический сигнал превращается в звук, и все искажения в итоге достаются нашему слуху.

Источники частотных искажений — это реактивные элементы схемы — конденсаторы и катушки. Именно они оказывают разное сопротивление синусоидальным составляющим разных частот (рис. 30, 10, 30, 11) и таким образом нарушают соотношение между этими составляющими (рис. 32).

Рис. 32. Частотные искажения возникают из-за реактивных элементов — конденсаторов и катушек, сопротивление которых меняется с частотой; чем больше удельный вес реактивных сопротивлений, тем сильнее частотные искажения.

Однако если умело подойти к делу, этот недостаток можно обратить в достоинство. Можно так подобрать реактивные элементы схемы (обычно для этого используют RС-цепочки), чтобы скомпенсировать частотные искажения в других элементах усилительного тракта. Так, например, если громкоговоритель на какой-то частоте заваливает частотную характеристику на 10 дб, а усилитель на той же частоте дает подъем на 10 дб, то оба вида искажений компенсируют друг друга.

Ровная, без завалов, частотная характеристика усилителя — это хорошо. Но еще лучше, если есть возможность с помощью регуляторов тембра менять эту характеристику в широких пределах и особенно создавать значительный подъем в области высших и низших частот. Усилитель работает «в коллективе», и мы ценим его не только за высокие «личные» качества, но и за то, что он умеет корректировать недостатки своих «коллег», в частности громкоговорителя (рис. 33).

Рис. 33. Используя реактивные элементы (обычно конденсаторы в RС-цепочках), можно получить некоторый подъем на краях частотной характеристики и в какой-то степени скомпенсировать завал, создаваемый громкоговорителями.

К сожалению, с нелинейными искажениями дело обстоит не так. Возникая в различных элементах тракта, они суммируются, и поэтому нужно добиваться, чтобы на каждом участке К_н.и и был как можно меньше. В усилителе главные источники нелинейных искажений — это лампы и трансформаторы; их характеристики имеют явно выраженный нелинейный характер (рис. 15 и рис. 30, 21). Принимая ряд мер, удается снизить К_н.и в рядовых усилителях до 5–7 % и в усилителях высшего класса до 1–2 %.

рис. 30, 21

Рост нелинейных искажений ограничивает увеличение мощности усилителя. Как правило, любой усилитель может отдать мощность большую, чем он отдает, но для этого нужно залезть на нелинейные участки ламповых характеристик, и К_н.и станет недопустимо большим. Поэтому номинальную мощность Р_ном усилителя определяют так: наибольшая мощность, при которой К_н.и не превышает установленной для данного усилителя величины. Номинальная мощность — это «потолок», выше которого подниматься не стоит. Ясно, что этот «потолок» соответствует самым громким звукам, которые появляются не так уж часто. В среднем усилитель развивает мощность значительно меньше номинальной. Поэтому оказалось удобным ввести еще одну характеристику — нормальную мощность Р_норм, которая составляет 10 % от Р_ном. Иногда удобно говорить о номинальном и нормальном выходном напряжении. Между ними существует такая связь: U_норм ~ 0,3 U_ном