Блок регуляторов тембра высококачественного усилителя НЧ

Предлагаемый вниманию читателей блок регуляторов тембра представляет собой предварительный усилитель НЧ с частотной характеристикой, регулируемой на частотах 80, 800, 4500 и 11000 Гц в пределах ± 22 дБ. Диапазон рабочих частот усилителя 15 — 30000 Гц при неравномерности частотной характеристики 1,5 дБ и нелинейных искажениях 0,05% в средних положениях регуляторов тембра.

Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 1. С входных гнезд усиливаемый сигнал поступает на тонкомпенсированный регулятор громкости R3 и далее на истоковый повторитель, собранный на кремниевом планарном полевом транзисторе Т1 с изолированным затвором и каналом n-типа. Нагрузкой каскада служит резистор R5. С него через резистор R6 сигнал поступает на дифференциальный усилитель, выполненный на транзисторах Т2—ТЗ. База транзистора ТЗ через резистор R13 соединена с коллекторной цепью транзистора Т4, включенного по схеме обычного резистивного усилителя с общим эмиттером и нагрузкой R18 в цепи коллектора. Сигнал на базу транзистора Т4 поступает из коллекторной цепи транзистора Т2, благодаря чему дифференциальный усилитель оказывается охваченным очень глубокой отрицательной обратной связью как по переменному, так и по постоянному току. Увеличение коллекторного тока транзистора Т3 приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R8, что в свою очередь ведет к снижению коллекторного тока транзистора Т2, уменьшению тока базы транзистора Т4, уменьшению падения напряжения на резисторе R18, а следовательно, и к уменьшению тока базы транзистора ТЗ. Таким образом, ток коллектора транзистора ТЗ остается неизменным. Аналогичное явление будет происходить и при нарушении режимов транзисторов Т2 и Т4. В результате термостабильность усилителя оказывается настолько высокой, что изменение температуры окружающей среды от + 5°С до + 75°С не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на параметры усилителя.

Все сказанное выше в полной мере относится и к усилительным свойствам этих каскадов. Благодаря глубокой отрицательной обратной связи нелинейные искажения усилителя оказываются чрезвычайно незначительными и достигают 0,05% при уровне выходного сигнала 0,5 — 1,0 В.

В базовые цепи транзисторов Т2 и Т3 последовательно включены резисторы R6 и R13, образующие вместе с колебательными контурами L1C5 — L4C8 частотно-избирательные делители напряжения сигнала. Контур L1C5 настроен на частоту 80 Гц, L2C6 — на 800 Гц, L3C7 — на 4500 Гц, и L4C8 — на 11000 Гц. В зависимости от положения движков регуляторов тембра R9 — R12 колебательные контуры могут быть подключены либо к базе транзистора Т2, либо к базе транзистора Т3.

Частотные характеристики усилителя при крайних положениях движков регуляторов тембра приведены на рис. 2. Как видно из графика, каждый из регуляторов тембра позволяет изменять уровень усиления лишь в определенной зоне всего усиливаемого диапазона частот. В целом же весь блок регулировки тембра изменяет частотную характеристику усилителя в очень широких пределах, что делает возможным коррекцию частотных характеристик самых различных источников сигнала.

Последний каскад усиления на транзисторе Т5 необходим лишь в случае низкого входного сопротивления оконечного усилителя или при выполнении предварительного усилителя в виде отдельного самостоятельного блока, соединенного с оконечным усилителем с помощью кабеля. Сигнал на оконечный усилитель может быть снят как с резистора R21, включенного в цепь коллектора транзистора Т5, так и с резистора R19, включенного в цепь его эмиттера. В первом случае максимальное выходное напряжение составляет 1 В при выходном сопротивлении 1,5 кОм, во втором —0,15 В при выходном сопротивлении 200 Ом.

Питается усилитель от стабилизированного выпрямителя с напряжением 10—14 В и амплитудой пульсации не более 50 мкВ.

Благодаря глубоким обратным связям никакой регулировки усилитель не требует. Следует лишь подобрать емкости конденсаторов С5 — С8 и сопротивления резисторов R14 — R17, а также добротность катушек L1 — L4. От добротности катушек зависит крутизна скатов резонансных кривых, и следовательно, чем выше добротность катушек, чем уже область частот, регулируемых данным потенциометром. Изменить добротность можно, подключив параллельно катушке идуктивности резистор сопротивлением 5—100 кОм, сопротивление которого определяют экспериментально, сняв частотные характеристики усилителя при крайних положениях движков соответствующих регуляторов тембра. Цепи остальных контуров должны быть при этом разорваны.

Аналогичным образом подбирают сопротивления резисторов RI4 — R17. С увеличением сопротивления резисторов крутизна скатов резонансных кривых уменьшается, однако одновременно снижаются и пределы подъема и завала частотной характеристики. Оптимальное сопротивление этих резисторов лежит в пределах 240— 820 Ом, Настраивают колебательные контуры на соответствующие частоты, изменяя емкости конденсаторов С5— С8. Поскольку резисторы R6 и R13 совместно с резонансными сопротивлениями колебательных контуров образуют делители напряжения, от их сопротивления зависит уровень подъема или завала соответствующих участков частотной характеристики усилителя. Увеличение сопротивления этих резисторов приводит к более глубокой регулировке тембра, и одновременно к расширению полосы регулируемых частот.

В усилителе использованы стандартные детали. В первом каскаде могут работать полевые транзисторы КП102 — КП103 и КП301, а также обычные транзисторы П416Б, ГТ308 — ГТ310, включенные по схеме эмиттерного повторителя. В остальных каскадах усилителя могут быть применены любые маломощные кремниевые и германиевые транзисторы соответствующей структуры, причем нет необходимости изменять сопротивления резисторов, так как благодаря глубокой отрицательной обратной связи по постоянному току в усилителе без всяких изменений в схеме могут быть установлены любые транзисторы с В_ст>30.

Катушки индуктивности L1 — L4 намотаны на тороидальных сердечниках 2000 НМ К20Х12Х5. Катушка L1 содержит 2000 витков провода ПЭВ-2 0,08; L2 — 350 витков ПЭВ-2 0,27, L3 — 200 витков ПЭВ-2 0,27 и L4 — 95 витков ПЭВ-2 0,27. Весь усилитель следует поместить в металлический экран, защищающий его от влияния внешних электрических и магнитных полей.

И в заключение следует сказать, что число регуляторов тембра может быть увеличено до шести. В этом случае контура настраивают на частоты 60, 250, 1500, 5000, 12000, 20000 Гц. Однако управление таким усилителем менее оперативно и при отсутствии индикации положения каждого потенциометра просто затруднено. Поэтому для использования в подобной конструкции наиболее подходят линейные потенциометры. Градуировка таких потенциометров производится непосредственно в децибелах.

Панель, на которую выведены ручки потенциометров, удобно выполнить в виде стандартного поля для частотных характеристик. В этом случае положение ручек потенциометров будет наглядно иллюстрировать форму частотной характеристики усилителя (рис. 3).