Трансформаторный и двухтактный усилители мощности. Принцип действия

Трансляционный усилитель низкой частоты

Поделиться Твитнуть Pin Отпр. по эл. почте SMS

Усилитель трансляционный УЛТ-15Р предназначен для усиления сигналов звуковой частоты в трактах командных и вещательных передач. Обходя свои владения по заваленному радиохламом чердаке, наткнулся на усилитель от судовой громкоговорящей связи «Рябина», ну и решил, что может, кому пригодится. Усилитель отработанный, надежный.

Не имеет правда защиты от КЗ на выходе, поэтому приходилось все время клеить новые каркасы и перематывать выходные трансформаторы.

Электрические параметры усилителя УЛТ-15Р Напряжение на входе, В………….0,78±0,04 Сопротивление нагрузки, Ом …60 Напряжение на выходе, В………..30 Нелинейные искажения, %………4 Полоса частот, Гц ………………….150… 6000 Напряжение питания, В………….24 Потребляемый ток, А……………..1,5

Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке 1. Усилитель содержит три каскада предварительного усиления собранных на транзисторах VT1, VT2, VT3 по схеме с общим эмиттером и оконечный двухтактный каскад на транзисторах VT4… VT7 с трансформаторным выходом, обеспечивающим нужное выходное напряжение на нагрузке. Напряжение питание первого каскада стабилизировано параметрическим стабилизатором, собранным на стабилитронах Д1, Д2 и резисторе R6. С помощью резисторов R1 и R3 устанавливают рабочую точку транзистора, соответствующую режиму А.

На эмиттер транзистора первого каскада подается напряжение отрицательной обратной связи, снимаемое со специально предназначенной обмотки, вывод 3 трансформатора ТР2. ООС частотозависимая, включающая в себя резистор R19, конденсаторы С5 и С6. Для увеличения термостабилизации режима работы каскада на транзисторах VT2 и VT3 в базовую цепь транзистора VT2 включен терморезистор R7. Применение в качестве транзистора VT3, транзистора с обратной проводимостью, позволило исключить переходную емкость между вторым и третьим каскадами. Рабочую точку данного каскада устанавливают с помощью резистора R9. Конденсатор С3 шунтирует сопротивление R13 по переменному напряжению усиливаемого сигнала. Это повышает общий коэффициент усиления всего усилителя. От величины его емкости зависит характеристика в области низких частот. Резистор R13, это резистор обратной связи по току, обеспечивающий устойчивую работу усилителя. Нагрузкой транзистора VT3 является согласующий трансформатор ТР1 — ПТ-853.

Трансформатор ПТ-853 сердечник ШЛ10×16, провод ПЭТВ-2. Обмотки 1 – 5, 2 – 4……1000 витков, D = 0,112 мм Обмотка 9 – 10……………500 витков, D = 0,2 мм

С его выходных обмоток сигналы в противофазе поступают на базы выходных составных транзисторов. С помощью резистора R16, включенного в цепь базового делителя, устанавливают режим работы класс АВ, исключающего появление нелинейных искажений типа ступенька в выходном сигнале. Конденсатор С4 так же повышает устойчивость работы усилителя, уменьшая возможность возбуждения УНЧ на высоких частотах. От величины его емкости зависит коэффициент усиления в области высоких частот. Терморезистор R15 стабилизирует рабочую точку работы транзисторов выходного каскада при изменении окружающей температуры. При самостоятельном изготовлении усилителя в качестве сердечника выходного трансформатора можно использовать сердечник от ТВК-110 и ТВК-110Л1.

Трансформаторные усилители на транзисторах мощностью 1 и 10 Вт

Бестрансформаторные усилители выгодно отличаются от трансформаторных уси­лителей. Они обладают меньшими габаритами, более высокими параметрами, но, как правило, содержат значительно большее количество транзисторов и каскадов (при одинаковой выходной мощности и чувствительности). Объясняется это тем, что в бестрансформаторных усилителях не всегда легко достичь оптимального согласования между отдельными каскадами.

Трансформаторные усилители, т. е. усилители с применением трансформаторов, позволяют хорошо согласовать между собой отдельные каскады, имеющие различные входные и выходные сопротивления, а также сопротивление оконечного каскада с на­грузкой, что обеспечивает оптимальные условия передачи мощности. Еще одно положи­тельное качество трансформаторных усилителей — возможность получения от них значительных мощностей при сравнительно низких питающих напряжениях (порядка 9 — 12 В). Получить при таких напряжениях мощности порядка нескольких десятков ватт от усилителей без применения трансформаторов на высокоомных и низкоомных нагрузках практически Не удается.

Изготовление трансформаторных усилителей связано с дополнительными работами по намотке трансформаторов. Однако в тех случаях, когда применение таких усили­телей оправдано (радиофикация автотранспорта, переносные усилители для радиофи­кации полевых станов, и пионерских лагерей и т. д.) и по условиям эксплуатации не предъявляются высокие требования к частотной характеристике, эта дополнительная работа себя полностью окупает.

На рис. 1 приведена схема трехкаскадного усилителя, предназначенного для использования в электромегафонах. Усилитель рассчитан на рабвту от микрофона типа ДЭМШ-la. Основные параметры усилителя: чувствительность. — 10 — 14 мВ, номи­нальная выходная мощность — I1 Вт при коэффициенте нелинейных искажений не более 7%, полоса частот — 70 — 5000 Гц. Питается усилитель от двух батарей типа «Рубин» либо от аккумулятора 8ЦНК-0,45. В режиме номинальной мощности усили­тель потребляет ток, не превышающий 250 мА.

Как видно из принципиальной схемы, первые два каскада выполнены на транзи­сторах 77, Т2, включенных по схеме с общим эмиттером. Связь между каскадами — непосредственная. Для стабилизации рабочей точки транзисторов 77, Т2 и уменьшения искажений в эмиттер транзистора 77 включен резистор R1, наличие которого создает отрицательную обратную связь по постоянному и переменному току. Смещение на базу транзистора 77 подается с эмиттера транзистора Т2 через резистор R3. Между плюсом питания и резистором R4 включен дополнительный низкоомный резистор R7. Последний практически не влияет на режим работы первых двух транзисторов, но зато падение напряжения на нем используется для создания начального смещения на базах транзисторов ТЗ, Т4 выходного каскада. По переменному току резисторы R4, R7 зашунтнрованы конденсатором СЗ. Резистор R5 и конденсатор С2 образуют развязы­вающий фильтр.

Коллекторной нагрузкой транзистора 77 служит резистор R2, а транзистора Т2 — первичная обмотка согласующего трансформатора Tpl. Выходной каскад собран по двухтактной схеме на транзисторах ТЗ, Т4, Для согласования входного сопротивления двухтактного каскада с выходным сопротивлением предыдущего каскада используется вторичная обмотка II трансформатора Tpl. Средняя течка этой обмотки подключена к общей точке резисторов R4, R7.

Напряжение питания подводится к коллекторам транзисторов ТЗ, Т4 через пер­вичную обмотку 7 выходного трансформатора Тр2, средняя точка которого соединена с минусом источника питания. Обмотка II трансформатора нагружена на динамиче­скую головку прямого излучения 1ГД-28. Выходной каскад работает в режиме АВ, отличающемся экономичностью и сравнительно небольшими искажениями усиливае­мого сигнала. При отсутствии переменного напряжения на базах транзисторов ТЗ, Т4, их коллекторные точки определяются только смещением на указанных базах и не превышают 10 — 15 мА. Для снижения нелинейных искажений выходной и предоконечный каскады охвачены отрицательной обратной связью, напряжение которой снимается с вторичной обмотки выходного трансформатора Тр2 и через резистор R6 подается на базу транзистора Т2.

В усилителе можно использовать транзисторы МП41, МП41А МП42А, (Tl, T2); П213Б, П213, П4БЭ (ТЗ, Т4); резисторы УЛМ-0,125; конденсаторы ЭМ, К50-3 (С1 — СЗ) и К50-6 (С4). Трансформатор Tpl собран на сердечнике Ш6, толщина набора — 8 мм. Обмотка 1 содержит 1400 витков провода ПЭЛ 0,1; обмотка II — 250+250 витков провода ПЭЛ 0,18. Трансформатор Тр2 выполнен на таком же сердечнике. Обмотка 7 содержит 90 + 90 витков провода ПЭЛ 031, обмотка 77 — 60 витков провода ПЭЛ 0,51. Для намотки указанных трансформаторов можно использовать и сердечник Ш7Х7.

Все транзисторы, используемые в усилителе, должны иметь BСТ не менее 40. Для получения минимальных искажений важно, чтобы выходной каскад был симметричен. Для этого транзисторы ТЗ, Т4 должны иметь одинаковые параметры.

Подобный усилитель можно применить для увеличения мощности карманных при­емников в полевых условиях, в различных переговорных устройствах и для других целей. Если усилитель предполагается использовать в электромегафоне, то его легко разместить в пластмассовом корпусе размерами 195x110X56 мм вместе с динамиче­ской головкой. Для удобства работы с электромегафоном выключатель или кнопку В1 размещают на рукоятке микрофона.

Налаживание усилителя при отсутствии осциллографа и звукового генератора (ЗГ) сводится к установке режима работы транзисторов по постоянному току, который должен соответствовать напряжениям, указанным на схеме, или отличаться от них не более чем на +15%. Режим работы транзисторов 77, Т2 устанавливают резистором R3. Затем измеряют ток (в точке «А»), протекающий в цепи коллекторов транзисто­ров T3l T4. Если он превышает 20 — 30 мА, то следует подобрать резистор R7. При установке режима цепь отрицательной обратной связи (резистор R6) надо отключить Ее восстанавливают, когда эту работу заканчивают. Если при включении обратной связи усилитель возбудится, нужно поменять местами выводы у вторичной обмотки выходного трансформатора.

Для получения минимальных искажений при работе усилителя следует подобрать резистор R6, определяющий глубину отрицательной обратной связи.

На рис. 2 приведена схема усилителя, который можно использовать для радиофи­кации массовых спортивных мероприятий в стационарных и полевых условиях, приме­нять на полевом стане, в пионерском лагере, на радиоузле и т. д. Выходная мощность усилителя вполне достаточна для нормальной работы 40 трансляционных громко­говорителей мощностью 0,25 Вт или одного громкоговорителя Р-10.

Питание усилителя в полевых условиях можно производить от автомобильного аккумулятора напряжением 12 В. В стационарных условиях питание усилителя осу­ществляется от сети переменного тока с помощью специального выпрямителя.

Усилитель может работать от динамического микрофона «Мк», звукоснимателя «Зс» и других источников низкочастотных сигналов. Выходная мощность усилителя — 10 Вт при коэффициенте нелинейных искажений не более 6%, Полоса пропускания усили­теля — 70 — 7000 Гц. Кратко остановимся на схеме усилителя, который содержит два каскада предварительного усиления, предоконечный и выходной каскады.

Первый каскад усиления собран на транзисторе 77. Напряжение с микрофона или звукоснимателя, подаваемое на вход усилителя, поступает через регулятор громкости R1 и разделительный конденсатор С1 на базу транзистора 77. Нагрузкой первого кас­када усиления является резистор R4. Усиленное первым каскадом-напряжение выде­ляется на резисторе R4 и через конденсатор С4 подается на вход второго каскада. Второй каскад собран на транзисторе Т2. Нагрузкой его является первичная обмотка согласующего трансформатора Tpl. Предоконечный каскад (ТЗ) и выходной (Т4, Т5) мало чем отличаются от аналогичных каскадов в усилителе, рассмотренном выше. Предоконечный каскад связан с предварительным с помощью вторичной обмотки трансформатора Tpl.

Температурная стабилизация режимов работы транзисторов 77. Т2, ТЗ, Т4, То и необходимое смещение на их базы обеспечиваются резисторами R2, R3, R5, R6 — RH, R10 — R12 и R14 — R16.

В усилителе можно использовать транзисторы МП41А, МП42Б (77, Т2) с Вст не менее 50 — 60; П201АЭ, П213Б (ТЗ) и П4БЭ, П4ДЭ, П216В (Т4, Т5) с Вст не менее 30 — 40. Транзисторы Т4, Т5 должны иметь идентичные параметры.

Резисторы RU, R12, R15, R16, имеющие нестандартные номиналы, — проволочные, остальные — типа УЛМ и МЛТ. Конденсаторы — типа ЭМ, К50-3, К50-6, КТК.

Трансформатор Tpl наматывают на сердечнике Ш8Х16. Обмотка I содержит 5000 витков провода ПЭЛ 0,07; обмотка II — 500 витков провода ПЭЛ 0,12. Трансфор­матор Тр2 имеет сердечник Ш12Х25. Обмотка I содержит 362 витка провода ПЭЛ 0,41; обмотка II — 36X2 витков провода ПЭЛ 0.72. Трансформатор ТрЗ выполнен на сердечнике Ш20Х25. Обмотка I содержит 65X2 витков провода ПЭЛ 0,72; еб-мотка II — 200 витков провода ПЭЛ 0,41 (для трансляционных громкоговорителей с входным напряжением 15 В).

Усилитель монтируют на текстолитовом основании 2 (рис. 3). К основанию кре­пится лицевая панель 1, угольник 6 с гнездами, трансформаторы и два радиатора 7 для транзисторов Т4, Т5. К радиаторам сверху привинчивается гетинаксовая монтаж­ная плата 4, на которой размещаются детали предоконечного каскада. К колонкам 3 на плате 4 крепится гетинаксовая монтажная плата 5 с деталями предварительное усилителя. Радиаторы для транзисторов Т-1, Т5 (7) изготовляются из листовой латуни толщиной 2 мм, л радиатор для транзистора ТЗ (8) — из такого же материала, ни толщиной 1 мм. Внешние размеры радиатора 8 — 55X45 мм, высота — 20 мм, рас­стояние между ребрами — 5 мм. Отдельные пластины радиатора 8 скрепляют между собой заклепками. Поверхность радиаторов надо зачистить наждачной бумагой и особенно тщательно, отполировать места установки транзисторов.

Общий вид конструкции такого усилителя без кожуха приведен на рис. 4. После регулировки усилитель крепится к фанерному основанию и закрывается алюминиевым или дюралюминиевым кожухом. В кожухе делаются вырезы для гнезд Гн1 — Гн4, лицевой панели и отверстия для вентиляции. Кожух не должен касаться радиодеталей и радиаторов.

Налаживание усилителя сводится к установке коллекторных токов транзисторов Т1 — ТЗ и Т4, Т5, указанных на схеме рис. 2, с помощью резисторов R3, R6, R10 и К14 при отключенной отрицательной обратной связи (R13). Оптимальная отрицательная обратная связь, как-и в предыдущем случае, подбирается после установки режима.

Конструкция усилителя разработана Домом пионеров и школьников г. Сверд­ловска.

Москва, Издательство ДОСААФ СССР, 1976 г. Г-50683 от 18/III-1976 г. Изд. № 2/7573 Зак. 760

OCR Pirat

Tweet Нравится

• Предыдущая запись: Приемник прямого преобразования на 28 МГц
• Следующая запись: Ламповый усилитель мощностью 12 Вт

Похожие посты:

• ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ И ОРИЕНТИРОВАНИИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ АНТЕННЫ (0)
• АКТИВНЫЕ ЩУПЫ С МАЛОЙ ВХОДНОЙ ЕМКОСТЬЮ (0)
• АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТЕСТЕР (0)
• НА БАЗЕ ТЕЛЕФОННЫХ АППАРАТОВ (0)
• Демонстрационный АВОМЕТР (0)
• УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЭЛЕКТРОННЫХ РЕЛЕ УКАЗАТЕЛЕЙ ПОВОРОТА АВТОМОБИЛЕЙ (0)
• Простой блок питания от сети (0)

Содержание

• 1 Принцип действия
• 2 История разработки
• 3 Вопросы терминологии
• 4 Схемотехника
• 5 Динамические показатели 5.1 Коэффициент усиления
• 5.2 Частота среза для малого сигнала
• 5.3 Сопротивление обратной связи
• 5.4 Скорость нарастания и частота сигнала полной мощности
• 5.5 Максимальное выходное напряжение
• 5.6 Влияние паразитных ёмкостей

6 Показатели точности

6.1 Шум ОУ ТОС

6.2 Прохождение синфазного сигнала

6.3 Искажения на высоких частотах

6.4 Искажения на постоянном токе и низких частотах

6.5 Совокупная оценка

7 Применение

7.1 Широкополосный усилитель

7.2 Дифференциальный усилитель

7.3 Преобразователь тока в напряжение

7.4 Фильтры

8 УМЗЧ по схеме ОУ ТОС

9 Комментарии

10 Примечания

11 Источники

11.1 Публикации разработчиков

11.2 Научные статьи и монографии

12 Ссылки

Бестрансформаторный ламповый усилитель мощности

Бестрансформаторный ламповый усилитель мощности сразу оговорюсь, что насущной потребности в бестрансформаторном усилителе мощности у меня не было. Дело в том, что у меня есть классный усилитель KENWOOD TL-922. Однако использовать его не всегда целесообразно. В этом усилителе установлены две лампы 3-500Z, каждая стоимостью около 200 USD, поэтому усилитель следует беречь.

Кроме того, многие используемые в настоящее время трансиверы имеют выходную мощность 100 Вт. Это приличная мощность. Правда, выходной каскад трансивера должен быть нагружен на сопротивление 50 Ом, иначе сработает система защиты (например, ALC). Следовательно, трансиверу требуется антенный тюнер. А тюнер, увы, “бесстыжий обманщик”, да и трансивер не следует “гонять” на предельной мощности. В нем только пара транзисторов оконечного каскада стоит около 90 USD.

В общем, я пришел к выводу, что неплохо было бы иметь “активный” тюнер. Вот так родилась идея использовать маломощный ламповый усилитель в качестве “активного” тюнера. П-контур в усилителе — это, фактически, тот же тюнер, который согласует выходной импеданс усилителя с антенной, а собственно усилитель позволяет эксплуатировать трансивер в режиме пониженной мощности. Остается только выбрать схему согласования трансивера и усилителя мощности. После небольших экспериментов широкополосный трансформатор на ферритовом кольце нашел свое место в схеме.

Рассуждаем дальше. Бестрансформаторный ламповый усилитель мощности должен быть малогабаритным, экономичным и простым в повторении (я всегда преследую такую цель при разработке конструкций). Как следует решать данную задачу? Лампы — дал Бог: в течение моей 48-летней радиолюбительской практики в шэке скопилось немало ГИ-7Б, ГУ-74Б, ГУ-43Б, ГУ-34Б, ГУ-ЗЗБ, ГК-71, ГУ-81 М, т.е почти вся номенклатура ламп советского производства. Но все эти лампы должны работать при высоком анодном напряжении, поэтому требуются высоковольтные конденсаторы и в анодной цепи, и в П-контуре. Кроме того, панельки для некоторых из перечисленных выше ламп стоят почти столько же, столько сами лампы. А для некоторых ламп требуется еще и обдув.

А что получится, если использовать ГУ-50? Лампа очень популярная, дешевая и очень доступная (панельки — тоже). Три-четыре лампы дают мощность, которая чаще всего требуется в повседневной работе в эфире. Этим лампам не нужен обдув. Анодное напряжение — около 1000 В. А если такое низкое анодное напряжение получить без громоздкого силового трансформатора? Умножение переменного напряжения сети 220 В — это отличное решение! Но опыта работы с умножителями напряжения у меня не было, поэтому решил попробовать изготовить умножитель на четыре, состоящий из 6 электролитических конденсаторов 220 мкФ/385 В и 4 диодов 1N5408, и был приятно удивлен полученным результатом. На холостом ходу выпрямитель давал 1200 В, под нагрузкой 50…600 мА напряжение почти не изменялось — 1100 В.

Эти результаты окончательно подтолкнули меня к выбору бестрансформаторного анодного питания усилителя мощности, но требовалось решить проблему безопасной эксплуатации усилителя с таким источником. Репейная схема на базе реле переменного тока дала возможность обеспечить требования техники безопасности. Во избежание броска тока во время включения, предусмотрена схема “мягкого” пуска. Маломощный трансформатор используется только для питания накалов ламп и реле.

Переходим к выбору схемы бестрансформаторный ламповый усилитель мощности. Из своего опыта знаю, что ГУ-50 в схеме с общими (заземленными) сетками в режимах CW и SSB без проблем работает при напряжении 1200 В на аноде. Значит, 1100 В на выходе бес-трансформаторного выпрямителя — вполне допустимое анодное напряжение. Все сетки ламп — на “земле”. Автоматическое смещение в цепи катодов ламп в режиме STANDBY обеспечивает их полное запирание, а в режиме передачи — ток покоя около 45 мА на каждую лампу, обеспечивающий линейный режим усиления. Анодное питание — последовательное. В такой схеме уменьшается влияние реактивности анодного дросселя, а также требования к его конструкции.

Сколько ламп ГУ-50 следует использовать в усилителе? Две — это явно мало (овчинка не стоит выделки), да и входной импеданс будет более 100 Ом. В то же время, ни объем, ни вес усилителя с двумя лампами не уменьшаются по сравнению с устройством на трех или четырех лампах. Однако при четырех лампах эквивалентное выходное сопротивление усилителя довольно низкое, поэтому для П-контура требуются конденсаторы довольно большой емкости. Кроме того, при четырех лампах усилитель имеет низкое входное сопротивление. Также следует увеличить нагрузочную способность высоковольтного выпрямителя (учетверителя напряжения), применив в нем электролитические конденсаторы емкостью 470 мкФ.

Три лампы ГУ-50 — это, на мой взгляд, оптимальное решение. Рационально используются все комплектующие, а разница в работе между усилителями на 3-х и 4-х лампах ГУ-50 незаметна для корреспондентов. Возможно, все описанное выше хорошо знакомо некоторым читателям. Но, на мой взгляд, не следует слепо повторять любую конструкцию, не ответив для себя на вопросы: что, как и почему.

Описание схемы бестрансформаторный ламповый усилитель мощности

Схема бестрансформаторный ламповый усилитель мощности (рисунок в тексте статьи) довольно проста. “Минусовый” вывод источника высокого напряжения, который подключается контактами К4а реле Rel4 к измерительному прибору М1, измеряющему анодный ток, является общим проводом схемы по постоянному току, а по переменному току этот провод через конденсаторы С5 и С20 соединен с шасси. Все сетки ламп VL1 — VL3 включены параллельно и соединены с общим проводом. Катоды ламп также соединены параллельно, но к общему проводу подключены через вторичную обмотку входного трансформатора Тг2 и резистор R8, который обеспечивает автоматическое смещение. В катодную цепь также включен резистор R7, который предохраняет лампы от прострелов. Аноды ламп соединены параллельно через антипаразитные дроссели, предотвращающие самовозбуждение усилителя на УКВ.

Нагрузкой бестрансформаторный ламповый усилитель мощности является П-контур. Анодное напряжение подается на “холодный” конец П-контура через дроссель Dr2, т.е. применена схема последовательного анодного питания. В такой схеме катушка П-контура находится под напряжением, но зато снижаются требования к анодному дросселю Dr2. Несмотря на то что в окончательном варианте усилителя применяется дроссель, рассчитанный на установку в схему параллельного питания, я пробовал использовать самый простой дроссель индуктивностью 16мкГн, имеющий рядовую не-секционированную намотку, и эффект был один и тот же — усилитель работал хорошо.

В моих конструкциях П-контур всегда тщательно рассчитывается на основе данных об анодном напряжении и токе, рабочем режиме (в данном случае, класс АВ) и нагруженной добротности катушки П-контура (Q=12). Раньше расчет проводился вручную, а сейчас компьютер делает такой расчет за секунды. Катушки, естественно, изготавливаются согласно рассчитанным индуктивностям для П-контура с учетом диаметра применяемого каркаса.

Из конденсатора емкостью 2×500 пФ получается КПЕ с максимальной емкостью около 135 пФ (при параллельном включении секций). Прореживать пластины в конденсаторе С2 не требуется. Здесь лучше всего использовать строенный КПЕ. КПЕ С1 и С 7 подключены к П-контуру через конденсаторы С2 и С6 и, следовательно, находятся только под ВЧ-напряжением. На низкочастотных диапазонах параллельно каждому КПЕ В П-контуре усилителя используются обычные конденсаторы переменной емкости от старых ламповых радиоприемников. В конденсаторе С1 пластины прореживают через одну, и добавляется емкость (СЗ, С4, С8, С9).

Для переключения диапазонов применяется обычный керамический галетный переключатель (4 галеты, 11 положений). Две галеты, соединенные параллельно, предназначены для переключения отводов катушки индуктивности, а две другие — для подключения добавочных конденсаторов. Если фазовой провод включен правильно, то при подаче на блок питания сетевого напряжения сразу включится реле Rel2, и переменное напряжение поступит на выпрямители. Если фазовый провод включен неправильно, сработает реле Rel1, которое своими контактами перекоммутирует “фазу” и “ноль”, установив их в правильное (безопасное для эксплуатации) положение.

Сетевое напряжение подается на выпрямители через резисторы R14 — R18, которые ограничивают пусковой ток, обеспечивая “мягкий” пуск. В течение несколько секунд напряжение после этих резисторов возрастает до уровня, при котором включается реле Rel3, которое блокирует цепь “мягкого” пуска. После цепи “мягкого” пуска установлен дроссель Dr1, который препятствует попаданию ВЧ-напряжения из усилителя в сеть переменного тока.

Накал лампы и напряжение для низковольтного выпрямителя (D7 — D11 и С37) снимается с трансформатора Тг1. Напряжение на выходе низковольтного выпрямителя — 24 В. Высоковольтный выпрямитель выполнен по симметричной схеме учетверения напряжения. Он включается сразу после подачи сетевого напряжения, и после “мягкого” пуска на его выходе появляется напряжение 1200 В. Двух контактный двухпозиционный тумблер SW2a, b служит для переключения режима STANDBY. При включенном режиме STANDBY усилитель сохраняет готовность к работе, но не подключен к выходу трансивера, поэтому сигнал “раскачки” через нормально замкнутые контакты Rel5 и Rel6 поступает прямо в антенну.

При выключении режима STANDBY срабатывает реле Rel4, и высокое напряжение подключается к общему проводу и к анодной цепи. Одновременно подается напряжение на цепи питания реле Rel5 и Rel6. Переход “прием/передача” осуществляется при замыкании контактов К7 реле Rel7. Для управления этим реле применяется транзисторный ключ Q1. Напряжение для ключа и для реле Rel7 берется от интегрального стабилизатора IS1. Это напряжение должно быть не более 12 В, потому что во всех современных трансиверах линия РТТ имеет потенциал +12В в режиме приема и 0 В — в режиме передачи.

Конструкция и детали бестрансформаторный ламповый усилитель мощности

В авторском варианте бестрансформаторный ламповый усилитель мощности был размещен в корпусе от генератора Г5-54. Задняя панель сохранена оригинальная, а передняя панель изготовлена новая (рисунок в тексте), из алюминия толщиной 4 — 5 мм.

В корпусе при помощи уголков устанавливается горизонтальное шасси (рисунок). Монтаж бестрансформаторный ламповый усилитель мощности — комбинированный. Часть деталей устанавливается навесным способом, а остальные — на трех платах. На одной плате из стеклотекстолита выполнен высоковольтный выпрямитель, на второй размещены детали цепи “мягкого” пуска, Dr1, конденсаторы С38 и С39, низковольтный выпрямитель, реле Rel3, Rel7 и электронный ключ. На третьей плате установлены трансформатор Тг2, реле Rel5, R7, R8 и конденсатор С17.

Панельки для ламп и реле Rel1, Rel2 и Rel4, а также КПЕ и трансформатор Тг1 установлены прямо на шасси. На передней панели размещены два стрелочных прибора, переключатель диапазонов, тумблеры “Сеть”, “STANBY” и индикаторные лампочки. На задней панели установлены разъемы ANT, TXRX, РТТ, клемма “Земля” и держатели предохранителей F1 и F2. В П-контуре используются две катушки. Катушка L1 для диапазонов 14 — 28 МГц бескаркасная, выполнена проводом 03 мм (лучше всего — посеребренным). Катушка L2 для низкочастотных диапазонов намотана эмалированным проводом 01,5 мм на ребристом керамическом каркасе диаметром 36 мм. Шаг намотки — 2 мм.

На шасси установлен проходной керамический изолятор. В какой радиостанции применялся этот изолятор, я не знаю, но можно использовать и самодельный, выточенный из фторопласта (рисунок).

Через изолятор проходит шпилька М4, и через шайбы и гайки изолятор крепится к шасси. Снизу шасси на одном конце шпильки присоединяются дроссели Dr3 — Dr5, а на другом конце — “горячий” вывод катушки ВЧ-диапазонов. Другой вывод катушки припаян к переключателю диапазонов. Катушка установлена горизонтально. Катушка НЧ-диапазонов установлена перпендикулярно шасси Анодный дроссель Dr2 установлен сверху шасси, горизонтально, при помощи одного уголка. Моточные данные катушек L1, L2 и анодного дросселя приведены на рисунке.

Дроссель Dr1 намотан на ферритовом кольце М2000 и содержит 25 витков (бифилярная намотка) провода 00,6 мм в ПВХ-изоляции. Согласующий трансформатор Тг2 содержит 11 витков коаксиального кабеля 03,5 мм, намотанных на ферритовом кольце размерами 28x14x8 мм и проницаемостью 200 Репе Rel1, Rel2 и Rel3 — переменного тока (220V/10A), установлены на октальных панельках. Реле Rel3 и Rel5 — RAS-2415 (24V/10A), репе Rel7 — RAS-1215 (12V/10A), Rel6 — 24V/10A.

Запуск и настройка бестрансформаторный ламповый усилитель мощности

После сборки платы высоковольтного выпрямителя следует провести тренировку конденсаторов. Выпрямитель включается в сеть переменного тока через электрическую лампу мощностью около 100 Вт. В первый момент лампа должна ярко загореться, а затем медленно погаснуть. Соблюдая меры предосторожности, измеряют напряжение на электролитических конденсаторах. Вначале, наверно, напряжения будут разные, поэтому требуется тренировка конденсаторов. Спустя несколько часов можно убедиться, что напряжения на конденсаторах выровнялись. На этом тренировка конденсаторов заканчивается, и плату можно установить в усилитель.

После окончательного монтажа и его проверки, тренировке подвергаются лампы. Вначале на протяжении суток подается только накальное напряжение. Потом лампы вынимают из панелек и, вставляя их по одной, поочередно, проверяют начальный ток при подаче анодного напряжения (без раскачки). Начальный ток должен быть около 45 мА. Разница начальных токов ламп не должна превышать ±5%. После подбора ламп усилитель включается в холостой режим (без раскачки) на 5 — 6 часов. Такая тренировка гарантирует долгую жизнь ламп, у них не бывает прострелов и голубого свечения в колбах.

Если в усилителе установлены катушки П-контура, отличающиеся от тех, что приведены на рис.5, то придется подобрать положение отводов.

Принципиальная схема

Усилитель содержит двухкаскадный усилитель напряжения сигнала на транзисторах V1, VЗ, V4 и оконечный каскад на транзисторах одинаковой структуры V5, V6. Нагрузка — громкоговоритель В1 — включена в диагональ моста, образованного транзисторами V5, V6 и конденсаторами С7, C8, что позволило улучшить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) в области низших частот.

Усилитель охвачен общей ООС, напряжение которой снимается с нагрузки и подается в цепь эмиттера транзистора V1. Еще одна ООС — местная — создается через цепь R2R6, соединяющую выход предоконечного каскада со входом первого. Переменная составляющая тока замыкается через цепь C2 R1 C1.

Одновременно конденсатор С2 и резистор R1 этой цепи вместе с резистором R2 обеспечивает компенсацию пульсаций частотой 100 Гц, проникающих на вход усилителя через цепь R8 C6 при питании нестабилизированным напряжением.

Подстроечный резистор R1 и конденсатор С1 образуют развязывающий фильтр в цепи питания предварительного усилителя. В случае, если для питания предварительного усилителя используется другой источник, конденсатор С1 необходимо шунтировать резистором сопротивлением 3 кОм.

Основная масса опубликованных усилителей мощности звуковой частоты УМЗЧ сделана на базе транзисторных схем. Транзистор, являясь исходно нелинейным усилительным элементом, требует введения глубоких и широкополосных ООС. В этом направлении полоса частот ООС дошла до радиочастотного диапазона (250 МГц), а глубина до 160 дБ [1]. Однако чем глубже и шире делается ООС, тем менее устойчивым становится усилитель. Альтернативой этому направлению является полный отказ от общей ООС и использование исходно более линейных электронных ламп.

К сожалению, и лампам свойственны недостатки: стечением времени лампа теряет усиление «стареет», и требуется корректировка режима или замена. Кроме того, для согласования лампового выходного каскада с динамической головкой необходим выходной трансформатор мощностью, в 3…5 раз превышающей выходную мощность усилителя. Вес такого усилителя значительно увеличивается по сравнению с транзисторным усилителем. Ведь в транзисторном усилителе применяются трансформаторы с малыми размерами.

Известны и комбинированные усилители [2], сочетающие электронные лампы для усиления сигнала по напряжению и мощные трансформаторные повторители в качестве усилителей тока. Транзистор в схеме повторителя имеет максимальную линейность и позволяет согласовать высокое выходное сопротивление лампового усилителя напряжения и низкоомную нагрузку динамический громкоговоритель.

А почему усиление напряжения должно осуществляться только на активном элементе: лампе или транзисторе? Мы давно привыкли, что для понижения напряжения используются трансформаторы (силовые, выходные и пр.). Но трансформатор способен также повышать напряжение (согласно коэффициенту трансформации). Следовательно, чтобы из трансформатора получился усилитель, к нему нужно добавить входной и выходной согласующие каскады (повторители).

Входной повторитель необходим для согласования источника звукового сигнала с первичной обмоткой повышающего трансформатора. Выходной повторитель — для усиления по току сигнала со вторичной обмотки трансформатора и передачи его на динамический громкоговоритель. Для улучшения линейности желательно, чтобы повторители работали в режиме класса А, например, по схеме из [3], а при большой мощности выходного повторителя (>25 Вт) для повышения КПД и улучшения тепловых характеристик желательно использовать схему с режимом А [4].

Для работы в усилителе трансформатор должен отвечать определенным требованиям:

1. Сопротивление первичной (низковольтной) обмотки по постоянному току должно быть не менее 4 Ом, что необходимо для нормальной работы входного повторителя. Чем меньше сопротивление обмотки, тем больший потребуется ток покоя.
2. Коэффициент трансформации должен быть равен требуемому коэффициенту усиления звукового сигнала.
3. Мощность трансформатора выбирается в 3…5, а лучше в 10, раз больше мощности, передаваемой входным повторителем, что способствует лучшему воспроизведению низких частот.
4. Для снятия АЧХ трансформатора нужно подать от генератора через любой УМЗЧ сигнал звуковой частоты на первичную обмотку с уровнем, близким к максимальному, и контролировать его на вторичной обмотке. В звуковом диапазоне 30 Гц…20 кГц не должно быть горбов и провалов АЧХ. В процессе снятия АХЧ контролируется наличие акустического шума сердечника и обмоток.

Для изготовления УМЗЧ с коэффициентом усиления около 20 дБ можно использовать трансформатор ТВК-110 от старых черно-белых телевизоров. Из двух его низковольных обмоток, в качестве первичной лучше использовать более высокоомную. В чем же заключаются преимущества трансформаторного усилителя перед другими? Во-первых, в простоте конструкции. Во-вторых, трансформатор как пассивный элемент практически не вносит новых искажений в процессе трансформации.

Конечно, те искажения, которые появились в первичной обмотке, передадутся и во вторичную. Но новых искажений во вторичной обмотке не появляется. Поэтому основная задача для входного повторителя — обеспечить прохождение «идеального» сигнала в первичную обмотку. Для этого могут использоваться все средства современной усилительной техники: высококачественные ОУ, высокочастотные транзисторы, глубокие ООС, компенсаторы искажений, режимы класса А и т.д.

В-третьих, трансформатор обеспечивает эффективную развязку входного и выходного сигналов, что позволяет использовать глубокие ООС в каждом повторителе без введения общей ООС, Благодаря этому усилитель мощности сохраняет устойчивость практически при любом коэффициенте усиления. При необходимости незначительною (на 6…12 дБ) увеличения коэффициента усиления сверх того, что дает сам трансформатор. можно использовать предусилитель на ОУ или транзисторах.

При самостоятельном изготовлении трансформатора можно предусмотреть отводы от первичной или вторичной обмоток, чтобы получить требуемые коэффициенты усиления для различных уровней входных сигналов и таким образом избавиться от входных делителей. Коммутацию обмоток лучше осуществлять с помощью реле.

Главный недостаток трансформаторного усилителя — завал АЧХ и повышенные искажения на самых низких частотах звукового диапазона. Еще один недостаток— восприимчивость трансформатора к наводкам от сети переменного тока с частотой 50 Гц. Для снижения фона желательно хорошее экранирование трансформатора. Для музыкального сигнала важна не столько величина искажений, сколько их спектр. Чем ближе он к спектру обертонов, тем меньше сказывается на качестве звука.

По мнению аудиофилов, наилучшим звучанием обладают ламповые однотактные усилители, которые обеспечивают монотонный спад амплитуды гармоник и ограничение их количества (3…5) [5]. Высокочастотный спектр искажений имеет и трансформатор, но уровень гармоник меньше, чем в лампах [6]. Поэтому трансформаторный усилитель сохраняет чистоту и прозрачность звука даже при больших уровнях громкости.