Электрофон

Для проигрывания грампластинок наша промышленность выпускает электро-проигрыающие устройства, называемые сокращенно ЭПУ. Механизм наиболее массовых ЭПУ состоит из пьезокерамического звукоснимателя, электродвигателя с диском для грампластинки и системы рычагов для пуска и автоматической остановки электродвигателя по окончании грамзаписи. Именно такими электромеханическими устройствами снабжают все радиолы радиовещательные приемники, усилители 3Ч которых можно использовать для воспроизведения грамзаписи.

В твоем распоряжении может оказаться ЭПУ, вмонтированное в пластмассовый ящик, похожий на чемодан. Для воспроизведения грамзаписи при этом нужен радиовещательный приемник или телевизор, в которых предусмотрены гнезда для подключения звукоснимателя ЭПУ, или усилитель 3Ч с громкоговорителем на выходе.

А нельзя ли усилитель вмонтировать непосредственно в корпусе электропроигрывателя? Разумеется, можно! Получится переносный электрофон. Такое радиотехническое устройство для громкого воспроизведения грамзаписи я и предлагаю тебе для конструирования.

Принципиальная схема возможного варианта усилителя электрофона изображена на рис. 186. Здесь из всех элементов ЭПУ показан только звукосниматель В1, подключенный ко входу усилителя.

Первая, наиболее характерная особенность этого усилителя заключается в том, что его питание, как и питание электродвигателя ЭПУ, осуществляется от сети переменного тока, а вторая то, что усилитель бестрансформаторный.

Номинальная выходная мощность усилителя 1 Вт, чувствительность около 100 мВ. Полоса частот равномерно усиливаемых колебаний примерно от 30 до 15 кГц. Электродинамическую головку прямого излучения В2 выносного громкоговорителя подключают к выходу усилителя через двухконтактный штепсельный разъем XI.

Разбор работы усилителя начну с блока питания. В него входят: сетевой трансформатор Т1, двухполупериодный выпрямитель на диодах V10 V13, включенных по мостовой схеме, стабилитрон V9, транзистор V8 и электролитические конденсаторы С12 и СИ. Эта часть схемы должна напомнить тебе выпрямитель со стабилизатором выходного напряжения, который я рекомендовал тебе в предыдущей беседе. Только здесь выходное напряжение не регулируется и равно 12 В, т. е. напряжению стабилизации используемого в блоке стабилитрона Д814Д. Это стабилизированное напряжение блока подается к усилителю.

Ток, потребляемый усилителями от блока питания, достигает 250 280 мА, поэтому регулирующий транзистор V8 стабилизатора напряжения должен быть средней или большой мощности.

Неоновая лампа H1, подключенная к первичной обмотке трансформатора через гасящий резистор R21, выполняет роль индикатора включения питания. Конденсаторы С13 и С14 снижают уровень электрических индустриальных помех, проникающих в цепи питания усилителя и создающих трески, примешивающиеся к звуковоспроизведению.

Выпрямитель через двухполюсный выключатель S1 подключают к цепи питания электродвигателя ЭПУ.

Усилитель пятикаскадный, на семи транзисторах VI V7. Из них транзистор V5 структуры n p п, остальные р п р. Первый каскад усилителя является согласующим между звукоснимателем и входом основного усилителя. Чтобы он возможно слабее шунтировал звукосниматель, его транзистор VI 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 СЗ, 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 (p n р) усиливает отрицательные, а транзистор V5 (n p п) 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 звукрвые 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 выход ной каскад. В усилителе, о котором сей час 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 общей 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 искажений, 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 колебаний, 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. 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 H1 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. 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, П27А или ГТ310А. Транзистор МП38 (V5) можно заменить транзисторами МП35 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 1Вт (например, 1ГД 36, 1ГД 40, 2ГД 22, ЗГД 31).

Мощные транзисторы усилителя и стабилизатора напряжения блока питания снабжены теплоотводами (радиаторами) П образными пластинками из дюралюминия, плотно прилегающими к корпусам транзисторов (рис. 190). 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 ПО 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. 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.

Внимательно проверь монтаж усилителя и блока питания по принципиальной схеме (нет ли ошибок?), прочисть прорези между токонесущими площадками плат (чтобы удалить случайно попавшие капельки припоя), и только после этого, не укрепляя пока платы в корпусе электропроигрывателя, приступай к налаживанию электрофона.

Сначала испытай блок питания без усилителя, но подключив к его выходу временную нагрузку резистор сопротивлением 1 1,5 кОм. Включив питание, вольтметром постоянного тока измерь напряжение на выходе блока. Оно должно быть равно напряжению стабилизации используемого стабилитрона V9 (11,5 13,5 В). Измерь ток, текущий через стабилитрон, и, подбирая резистор R20, установи его равным 10 15 мА. Если теперь к выходу блока подключить резистор сопротивлением 30 40 Ом, то ток через стабилитрон несколько уменьшится, а напряжение на выходе блока должно остаться почти неизменным. Так ты не только испытаешь, но и провертись работоспособность блока питания под нагрузкой.

Затем налаживай усилитель. При этом к нему надежно должна быть подключена головка громкоговорителя. Если в монтаже нет ошибок или коротких замыканий в цепях питания, то суммарный ток покоя, потребляемый усилителем от блока питания, не должен превышать 15 20 мА. Измерить его можно, включив миллиамперметр в разрыв минусового соединительного проводника. После этого измерь и, если надо, подгони режимы работы транзисторов.

Указанные на принципиальной схеме напряжения на электродах транзисторов измерены относительно заземленного проводника вольтметром с относительным входным сопротивлением 10 кОм/В (см. восьмую беседу). Напряжение в точке симметрии выходного каскада, равное половине напряжения источника питания, устанавливай подбором резистора R11, а ток покоя коллекторной цепи транзисторов V6 и V7, равный 10 12 мА, подбором резистора R15. Учти: во время замены резистора R15 усилитель обязательно должен быть обесточен, иначе транзисторы предоконечного каскада из за чрезмерно больших токов через их р n переходы могут выйти из строя. Напряжение на коллекторе транзистора V2 устанавливай подбором резистора R8, на эмиттере транзистора V1I подбором резистора R2.

Установив рекомендуемые режимы работы транзисторов, проиграй грампластинку звук, создаваемый головкой, должен быть громким и неискаженным. Громкость звука должна плавно увеличиваться при вращении ручки резистора R7 в направлении движения часовой стрелки. Если, наоборот, громкость нарастает при вращении ручки в обратном направлении, поменяй местами подключение проводников, идущих к крайним выводам этого резистора.

Можно ли электрофон превратить в радиолу? Можно! Надо лишь дополнить его радиочастотным блоком для приема радиовещательных станций. Как это сделать? Об этом я расскажу в следующей беседе.

А сейчас еще один вариант усилителя 3Ч.