Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы

Чтобы свести к минимуму нелинейные искажения, нужно разумно выбирать режим ламп. Если усилитель работает в классе А, то рабочая точка (начальное отрицательное смещение) должна соответствовать середине прямолинейного участка ламповой характеристики; переменное напряжение на сетке не должно заходить в область нижнего загиба (отсечка) и в область положительных значений (появление сеточных токов).

Усиление в классах В и АВ, а тем более В2 и АВ2, возможно только в двухтактных схемах при хорошей их симметрии, в частности при включении ламп с весьма близкими параметрами.

Применение двухтактной схемы снижает нелинейные искажения и в усилителе класса А.

Выходной каскад работает с минимальными искажениями только в том случае, если анодная цепь лампы хорошо согласована с нагрузкой; пересчитанное в первичную цепь выходного трансформатора сопротивление звуковой катушки должно быть равно оптимальному, то есть наивыгоднейшему для данной лампы и данного ее режима сопротивлению анодной нагрузки.

Огромный эффект в улучшении частотной характеристики дает акустическое оформление громкоговорителя, в частности акустический экран больших размеров, достаточно большой ящик, акустический фазоинвертор с регулируемой площадью окна.

Существенно улучшает качество звучания ослабление резонансных явлений в громкоговорителе с помощью демпфирования его подвижной системы; эффективный способ акустического демпфирования — заполнение ящика звукопоглощающим материалом; электрическое демпфирование сводится к уменьшению выходного сопротивления усилителя.

Тщательной экранировкой входных цепей и применением некоторых специальных схем можно заметно снизить уровень фона переменного тока и тем самым улучшить такую важную характеристику, как динамический диапазон громкости.

Значительный эффект в улучшении всех характеристик усилителя дает отрицательная обратная связь. Она снижает нелинейные искажения, уровень фона, в некоторых случаях и выходное сопротивление. Отрицательная обратная связь с использованием реактивных элементов, например конденсаторов, позволяет в широких пределах корректировать частотную характеристику усилителя.

Иллюстрацией всех этих рекомендаций могут служить практические схемы и конструкции, которые вы встречали в книге. Эти схемы и конструкции появлялись в разное время, но и сейчас многие из них (иногда с незначительными изменениями) находят применение в звуковоспроизводящей аппаратуре. А вот несколько еще незнакомых нам схемных решений. Их, пожалуй, нельзя отнести к числу очень популярных, однако эти схемы все же встречаются в любительских, а некоторые из них и в промышленных установках.

Один из способов уменьшения выходного сопротивления двухтактного усилительного каскада — это параллельное включение элементов нагрузки каждого плеча вместо обычного их последовательного включения (здесь речь идет о соединении элементов нагрузки для переменного тока). При обычном, то есть последовательном, включении элементов нагрузки каждого плеча R'н и R''н общее сопротивление Rн. общ, которое пересчитывается во вторичную обмотку выходного трансформатора и определяет демпфирующее действие выходного каскада, численно равно сумме R'н и R''н. Поскольку эти сопротивления равны, можно считать, что общее сопротивление вдвое больше любого из элементов нагрузки R'н и R''н  (рис. 71, 1, а).

На рис. 71, 1, б упрощенно показана одна из схем параллельного включения R'н и R''н . Параллельное включение элементов нагрузки оказалось возможным благодаря тому, что лампы питаются не от общего источника анодного напряжения Uв, а от двух отдельных источников с одинаковыми напряжениями U'в и U''в.

Оправдано ли такое усложнение схемы?

При параллельном соединении общее сопротивление одинаковых элементов нагрузки равно половине любого из них. Таким образом, при параллельном соединении общее сопротивление R'н. общ уменьшается в четыре раза по сравнению с последовательной схемой, а это, в свою очередь, резко улучшает демпфирование громкоговорителя.

Совершенно очевидной для двухтактной параллельной схемы является еще одна особенность: общее оптимальное сопротивление нагрузки, — то есть то сопротивление, которое громкоговорители с помощью выходного трансформатора должны внести в цепь его первичной обмотки, — также уменьшается в четыре раза. Так, например, если оптимальное сопротивление для одной лампы 6П18П составляет 3 ком, то при обычной двухтактной схеме в анодные цепи нужно включить 6 ком, а при двухтактной параллельной схеме — 1,5 ком. Для некоторых ламп в некоторых режимах оптимальное сопротивление нагрузки составляет всего несколько сот ом. Подобные величины позволяют обойтись вообще без выходного трансформатора.

Для бестрансформаторных выходных каскадов были разработаны высокоомные электродинамические громкоговорители. Звуковую катушку высокоомного громкоговорителя наматывают в несколько слоев очень тонким проводом — его диаметр обычно составляет 0,05 мм. Включив последовательно два-три высокоомных громкоговорителя, как раз и получают необходимое сопротивление нагрузки без всякого выходного трансформатора. При этом, естественно, резко улучшаются качественные показатели усилителя, так как выходной трансформатор всегда является источником значительных частотных и нелинейных искажений. Кроме того, выходной трансформатор создает дополнительные сдвиги фаз и таким образом ограничивает предельно допустимую глубину обратной связи (рис. 43).

На рис. 71, 1, в показана упрощенная схема подключения нагрузки к двухтактному параллельному выходному каскаду через разделительный конденсатор Ср. Применение Ср позволило отделить нагрузку от постоянных составляющих анодного тока и заменить два анодных выпрямителя одним, но с удвоенным напряжением. Лампы фактически представляют собой делитель, на котором действуют равные части (половина) постоянного напряжения Uв. общ.

На рис. 71, 1, г приводится одна из возможных практических схем усилителя без выходного трансформатора. В усилителе работают два громкоговорителя 2ГД-6 (Гр1 и Гр2, сопротивление звуковой катушки каждого 250 ом). При выходной мощности 2 вт нелинейные искажения не превышают 1,5 %. Повысив анодное напряжение до 350 в, можно получить мощность 6–8 вт при Кн.и не более 3 %. Частотная характеристика подобных усилителей обычно линейна в пределах от 20–30 гц до нескольких десятков килогерц. У ряда специалистов существует мнение, что воспроизведение ультразвуковых частот имеет определенный смысл, так как их комбинационные частоты попадают в область слышимого звука, и это заметно способствует повышению естественности звучании.

Рис. 71. Некоторые схемы, улучшающие качество звучания.

Высокоомных громкоговорителей пока нет в широкой продаже, а выходные каскады без выходного трансформатора еще не встречаются в массовой аппаратуре: приемниках, усилителях, радиолах. В то же время радиолюбители находят применение этим усилителям, подключая к ним обычные низкоомные громкоговорители с выходными трансформаторами.

Выходной трансформатор, разумеется, не позволяет воспользоваться всеми преимуществами двухтактной параллельной схемы, но некоторые ее достоинства проявляются весьма четко. Так, в частности, резко, в несколько раз уменьшается выходное сопротивление усилителя и улучшается демпфирование. Ввиду уменьшения сопротивления нагрузки оказывается возможным упростить конструкцию выходного трансформатора — уменьшить индуктивность первичной обмотки L1 (рис. 49).

На рис. 71, 2 показана одна из возможных практических схем двухтактного параллельного усилителя с выходным трансформатором, где в последнем каскаде работает мощный двойной триод 6Н5С [15]. Выходная мощность усилителя составляет 2,5 вт при нелинейных искажениях 1 % и 4 вт при нелинейных искажениях 5 %; уровень фона 42 дб; чувствительность около 250 мв; частотная характеристика лежит в пределах 40 гц— 12 кгц при неравномерности на краях не более 2 дб.

Выходной каскад усилителя работает в классе AB1. Анодные напряжения на триодах лампы 6Н5С необходимо выравнять с точностью до 3 в путем тщательного подбора сопротивления R13. Оно рассчитано на мощность 8—10 вт и может быть собрано из четырех двухваттных сопротивлений по 200 ом, соединенных последовательно, или по 3,2 ком, соединенных параллельно. Оптимальное сопротивление нагрузки выходного каскада — около 200 ом. Именно на эту величину и рассчитывают выходной трансформатор Тр1.