Усилитель НЧ для ансамбля электромузыкальных инструментов

В публикуемой статье вниманию радиолюбителей предлагается описание усилителя НЧ для ансамбля электромузыкальных инструментов. Усилитель может быть использован для усиления музыкальных и речевых программ одновременно с трех входов: двух микрофонных и одного электрогитары. Предусмотрен также отдельный вход для подключения ревербератора или электрооргана.

Чувствительность усилителя на частоте 1000 Гц с микрофонных входов 1,55 мВ, со входа электрогитары 39 мВ, со входа ревербератора 775 мВ при входных сопротивлениях соответственно 6,8; 180 и 300 кОм. Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 70 Вт при коэффициенте нелинейных искажений не более 1%.

Полоса рабочих частот по электрическому каналу 30—20 000 Гц при неравномерности частотной характеристики относительно уровня на частоте 1000 Гц не более —3 дБ. Глубина коррекции частотных характеристик на частоте 30 Гц регулятором тембра ± 14 дБ, высокочастотным фильтром —24 дБ; на частоте 20 000 Гц соответственно ±13 и —14 дБ. Относительный уровень собственных шумов с микрофонных входов и со входа электрогитары — 55 дБ.

Питается усилитель от сети переменного тока напряжением 220 и 127 В, потребляемая мощность 150 Вт. Размер усилителя 418 X 310 X 100 мм.

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 1. Усилитель построен по блочному принципу и состоит из шести функционально-законченных блоков: двух входных (У1, У 2), согласующего эмиттерного повторителя (УЗ), предварительного усилителя (У4), пред-оконечного усилителя (У5) и питания (У6).

Входные блоки (У1, У2) выполнены по идентичным схемам на транзисторах Т1, Т2. Первый транзистор включен по схеме с общим эмиттером, а второй по схеме эмиттерного повторителя. Оба каскада охвачены отрицательной обратной связью по постоянному и переменному току, что повышает стабильность их работы и значительно уменьшает нелинейные искажения. Напряжение обратной связи снимается с эмиттера транзистора Т2 и через резистор R4 подается в цепь базы транзистора Т1.

Конденсатор С2, включенный между эмиттером и базой транзистора Т1, способствует снижению уровня различных высокочастотных составляющих в диапазоне выше 15—20 кГц.

С входных блоков усиленный сигнал поступает на регуляторы уровня R2, R3 и далее на блок согласующего эмиттерного повторителя (УЗ), выполненный на транзисторе Т1. Сюда же через регулятор уровня R4 поступает сигнал со входа ревербератора.

С выхода эмиттерного повторителя сигнал поступает на регуляторы тембра, включенные по схеме частотно-зависимой обратной связи. Переменный резистор R9 корректирует частотную характеристику усилителя в области низших, a R12 — в области высших звуковых частот. Частотные характеристики регуляторов тембра приведены на рис. 2.

С регуляторов тембра сигнал поступает далее на блок предварительного усилителя (У4), Для компенсации ослабления сигнала, вносимого регуляторами тембра, служит каскад на транзисторе Т1, нагруженный на эмиттерный повторитель (Т2). В цепь нагрузки этого транзистора включен общий регулятор усиления R14.

Следующее звено предварительного усилителя — каскад на транзисторе Т3, включенном по схеме с общим эмиттером. Отрицательная обратная связь по току, возникающая за счет отсутствия шунтирующего конденсатора у резистора R12, стабилизирует коэффициент усиления, а также уменьшает нелинейные искажения. С коллекторной нагрузки транзистора Т3 усиленный сигнал поступает на фильтры высоких и низких частот.

Фильтр высоких частот C8R14C9R15 устраняет низкочастотные акустические помехи (звуки шагов по сцене, звуки, возникающие при дыхании, и т. д.). Фильтр низких частот R16C10R17R18C11 повышает устойчивость усилителя при работе в акустически неблагоприятных условиях и уменьшает уровень высокочастотных шумов.

Частотные характеристики фильтров приведены на рис. 3.

При желании фильтры можно выключить, замкнув контакты переключателей B1, B2.

После фильтров через разделительный конденсатор С12 сигнал поступает на эмиттерный повторитель на транзисторе Т4, согласующий предварительный усилитель с низкоомным входом предокоиечного усилителя.

С нагрузки эмиттерного повторителя через цепочку C14R24 сигнал поступает на транзистор Т1 блока предоконечного усилителя (У5), включенный по схеме с общим эмиттером, и далее на выходной каскад усилителя, собранный на транзисторах Т2, ТЗ (У5) и T1, T2 по двухтактной бестрансформаторной схеме с квазидополнительной симметрией и положительной обратной связью по питанию. В выходном каскаде, благодаря глубокой обратной связи по постоянному и переменному токам, обеспечивается высокая стабильность режимов и малый уровень нелинейных искажений. Фазоинверсный каскад выполнен на транзисторах Т2, Т3 (У5). Начальное смещение на эти транзисторы подается с помощью диодов Д1—Д3, которые обеспечивают также необходимую температурную стабилизацию. Для устранения возможности самовозбуждения усилителя на ультразвуковых частотах служат RC-цепочки R11C4, R12C5 и конденсатор С1. В усилителе предусмотрен контроль отдаваемой в нагрузку мощности, а также индикация перегрузки с помощью стрелочного индикатора ИП1.

Блок питания (У6) состоит из двух выпрямителей. Первый выпрямитель (Д1—Д4) — стабилизированный, с защитой от перегрузок и коротких замыканий, предназначен для питания транзисторов выходного каскада. Стабилизатор выполнен на транзисторах ТЗ, Т2 (блок У6) и Т3, Т4 (вне блоков), по последовательной компенсационной схеме с составным регулирующим транзистором. Номинальное выходное напряжение стабилизатора + 62 В. Максимальный ток, потребляемый выходным каскадом, не превышает 2 А. Устройство защиты собрано на транзисторе T1. Работает оно следующим образом. Ток нагрузки, протекая через резистор R5, создает на нем падение напряжения, приложенное к базе транзистора Т1, который в нормальном состоянии закрыт. При достижении током нагрузки определенного уровня напряжение на резисторе R5, а следовательно, и на базе транзистора Т1 увеличивается.

Транзистор TI открывается, и реле Р1, включенное в его коллекторную цепь, срабатывает. При этом стабилизатор и нагрузка отключаются от источника питания, а реле самоблокируется . После устранения перегрузки необходимо выключить и снова включить выпрямитель.

Для устранения дребезга при срабатывании реле его контакты шунтируются конденсатором С4. Емкость этого конденсатора лежит в пределах 0,22—1 мкФ и подбирается по наиболее четкому срабатыванию реле. Выходное напряжение стабилизатора устанавливается переменным резистором R12, а порог срабатывания устройства защиты резистором R4.

Второй выпрямитель (Д5—Д8) предназначен для питания каскадов предварительного усиления. В нем применен параметрический стабилизатор напряжения, собранный на элементах R14, Д9. Выходное напряжение этого стабилизатора —33 В при токе нагрузки около 35 мА.

Конструкция усилителя. Все блоки усилителя смонтированы на плате из текстолита размером 416 X 308 X X 4 мм. Передняя и задняя панели изготовлены, из лис-тового дюралюминия толщиной 1 мм. На передней панели (рис. 4) установлены входные разъемы, регуляторы усиления и тембра с относящимися к ним элементами, переключатели фильтров высоких и низких частот, выключатель питания, индикаторы включения усилителя и уровня выходной мощности.

На задней стенке (рис. 5) расположены сетевой предохранитель, шнур питания и разъемы для подключения громкоговорителей. Внутренний вид усилителя показан на рис. 6. Отдельные блоки его смонтированы на печатных платах, эскизы которых показаны на рис. 7—11.

Выходные транзисторы размещены на радиаторе, чертеж которого приведен на рис. 12. На аналогичном по размерам радиаторе размещены и транзисторы стабилизатора Т3, Т4.

В усилителе в основном используются фабричные детали. Все постоянные резисторы марки МЛТ. Резисторы R13, R14 (блок У5) и R5 (блок У6) намотаны на резисторах МЛТ-2 высокоомным проводом. Резисторы регуляторов уровня и тембра — СПЗ-12В, подстроечные резисторы R2, R5, R10 (блок У5) и R12 (блок У6) — СПЗ-1В. Резистор R4 (блок 6) — СП5-28А.

Электролитические конденсаторы С6, С7, С9 (вне блоков) — К50-ЗБ. Остальные — К50-6. Конденсаторы постоянной емкости — МБМ, БМ-2, КМ, КЛС. Реле Р1 — РЭС-9, паспорт РС4.524.200 или РС4.524.201.

Трансформатор питания намотан на магнитопроводе из пластин Ш20, толщина набора 64 мм, площадь окна 20 X 50 мм2. Обмотка 1-2 содержит 353 витка провода ПЭВ-1 0,49; 2-5 — 481 виток ПЭВ-1 0,65; 4-5 — 223 витка ПЭВ-1 1,25 и 5—7—132 витка ПЭВ-1 0,18.

Входные и выходные разъемы — унифицированные СГ-3. Сетевой предохранитель Пр1 — ПМ-1. Индикатором включения усилителя служит лампа КМ60, 55 мА. В качестве стрелочного индикатора использован прибор М4283 с током полного отклонения 25.0 мкА.

Налаживание усилителя начинают с регулировки блока питания.

Для этого полностью смонтированный и проверенный блок питания включают в сеть переменного тока (усилитель при этом должен быть отключен). С помощью подстроечного резистора R12 по вольтметру постоянного напряжения, подключенному к выходу стабилизатора, устанавливают выходное напряжение +62 В. Далее к выходу стабилизатора следует подключить цепочку, состоящую из последовательно соединенных эквивалента нагрузки (мощного проволочного резистора сопротивлением 30 Ом) и амперметра с током полного отклонения не менее 2,5 А. Показания амперметра должны быть около 2 А, а напряжение +62 В, контролируемое вольтметром, практически не должно измениться, что свидетельствует о нормальной работе стабилизатора.

После этого приступают к налаживанию устройства защиты. Изменяя сопротивление нагрузочного резистора, устанавливают ток через стабилизатор 2,3 А и, вращая движок переменного резистора R4, добиваются надежного срабатывания устройства защиты.

Стабилизатор напряжения на —33 В регулировки не требует, необходимо лишь убедиться в наличии на его выходе указанного выше напряжения. На этом регулировка блока питания заканчивается, и можно приступать к налаживанию усилителя.

При правильном монтаже блоки У1—У4 в налаживании не нуждаются. Для регулировки усилителя мощности к одному из входов усилителя подключают звуковой генератор, а к выходу — соединенные параллельно эквивалент нагрузки (мощный проволочный резистор сопротивлением 4 Ом) и осциллограф. К средней точке оконечного усилителя (положительная обкладка конденсатора С7) подключают вольтметр постоянного напряжения. С помощью подстроечного резистора R2 производят симметрирование выходного каскада, добиваясь, чтобы напряжение в средней точке было равно половине напряжения источника питания. Далее со звукового генератора на один из входов подают сигнал частотой . 1000 Гц и амплитудой, определяемой чувствительностью усилителя.

Вращая движок переменного резистора R10, устанавливают номинальную чувствительность усилителя, добиваясь наличия на экране осциллографа синусоидального сигнала амплитудой 47В, что соответствует выходной мощности 70 Вт. При амплитуде выходного сигнала 51—54 В должно наступать его симметричное ограничение, что свидетельствует о правильной регулировке усилителя.

Ток покоя выходных транзисторов устанавливают подстроечным резистором R5 около 70—100 мА. При этом искажения выходного сигнала минимальны. Измерение остальных параметров усилителя производят по методике, приведенной в статье Ю. Пахомова Основные параметры усилителя НЧ и их измерение (Радио, 1974, №4, с. 51—54).

Громкоговоритель. Для совместной работы с усилителем используются два идентичных громкоговорителя закрытого типа, в каждом из которых установлено семь головок: четыре низкочастотных 10ГД-30 и три высокочастотных ЗГД-15. Схема соединения головок громкоговорителей приведена на рис. 33. Ящики громкоговорителей изготовлены из древесно-стружечных плит толщиной 18 мм. Размер каждого ящика 750 X 550 X 260 мм. Задние стенки изготовлены из 10-мм фанеры и наглухо привинчены к корпусу. Внутренний объем ящиков заполнен хлопчатобумажной ватой.