Безкоштовна технічна бібліотека ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Ламповий УМЗЧ початкового рівня. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності лампові За багато років техніка звукопідсилення накопичила величезну кількість технічних рішень, що дозволяють отримувати чудові результати, проте незважаючи ні на що багато конструкторів (не тільки радіоаматори, а й серйозні фірми) знову і знову повертаються до витоків - максимально простих з точки зору схемотехніки, але водночас є максимально ефективним рішенням, що дозволяють отримувати якісне звучання. Один із таких напрямків конструювання - будівництво УМЗЧ на вакуумних лампах. (УМЗЧ – Підсилювач Потужності Звукової Частоти). Однак і тут треба віддавати належне - незважаючи на простоту електричних схем, що здається, отримати "гідне" звучання вдається не кожному. Але якщо досвідченому радіоаматору невдача принесе лише ще одну монетку в його скарбничку досвіду, то для початківця дана проблема, будучи його власними силами нерозв'язна, може надовго позбавити його бажання займатися конструюванням. Втім, це вже з галузі психології... :) До уваги конструкторів-початківців пропонується дуже простий для повторення, а найголовніше - некапризний і досить якісний ламповий УМЗЧ, в якому використані поширені лампи і деталі, що широко застосовувалися свого часу в телевізорах і радіоприймачах. Підсилювач розроблявся як кінцевий (тобто, що не має у своєму складі ні регуляторів тембру, ні будь-яких інших вузлів, таких як комутатори, підсилювачі, що корректують, і т.п.) і спочатку призначався для посилення сигналу, що надходить зі звукової плати комп'ютера, проте дуже непогані (суб'єктивно) характеристики дозволяють його використовувати і для посилення сигналу з інших, більш "серйозних" джерел (CD-програвач, програвач вінілових дисків, магнітофон тощо) Принципова схема одного каналу підсилювача показано на рис. 1 Підсилювач двокаскадний. Перший каскад побудований на одній половинці подвійного тріода 6Н3П (VL1) і є класичний каскад підсилювача напруги. Друга половинка лампи використана у другому каналі зусилля.
На резисторах R4, R5, завдяки катодному струму, що протікає через них, створюється напруга зміщення, яке задає режим роботи лампи. Відсутність у ланцюзі катода конденсатора (який зазвичай присутній у промислових конструкціях і включається паралельно катодному резистори) не позбавлене сенсу - це дозволяє отримати в какскаде місцеву ООС, завдяки якій хоч і дещо знижується посилення, зате підвищується лінійність каскаду. Глибина такої місцевої ООС невелика визначається співвідношенням величин опорів резисторів R4 і R6. Цей прийом також дозволяє "вбити" і другого зайця - ланцюг катода дуже зручно подавати напругу загальної ООС, що і зроблено в нашому випадку - сигнал з виходу підсилювача через дільник, утворений резисторами R5 і R4 подається прямо на катод. Тип лампи і робоча точка вибиралися виходячи з бажань одержати режим на лінійній ділянці ВАХ (вольт-амперної характеристики) лампи, при цьому було б недопущення поява сіткового струму (струм у ланцюгу сітки виникає, коли напруга на ній стає позитивною щодо катода, як наслідок, виникають сильні спотворення сигналу) в будь-якому режимі роботи підсилювача, і невеликий вихідний опір каскаду при достатньому посиленні, що дозволить "не звертати уваги" на паразитні ємності монтажу і лампи та індуктивності резисторів наступного каскаду. Але при цьому струм анода повинен бути досить малий, щоб забезпечити довговічність лампи. В результаті обрано опір в ланцюзі анода 47 ком і анодний струм 3 мА (при регламентованому по довіднику струмі анода 8 мА для лампи 6Н3П) - в цій точці ВАХ досить лінійні для вхідного сигналу з розмахом до 3 вольт. Коефіцієнт посилення каскаду за напругою 16,5. Другий каскад також не відрізняється оригінальністю - це типовий однотактний каскад, побудований на потужному вихідному пентоді 6П14П (VL2). Катодний резистор R9 задає робочу точку лампи (струм анода 48 мА, другий сітки 7 мА), а також організує неглибоку місцеву ООС. Резистор в ланцюзі сітки обраний щодо невеликого опору для зниження впливу паразитних ємностей монтажу і струму витоку першої сітки (у ламп завжди є струм витоку в ланцюзі першої сітки, навіть коли напруга на ній заперечна по відношенню до катода, але найбільш помітний він у потужних ламп.Величина цього струму - близько декількох мкА.Негативний вплив - "догляд" режиму лампи), але важливо, щоб його опір було значно більше вихідного опору попереднього каскаду. Лампа другого каскаду навантажена на вихідний трансформатор - він необхідний узгодження високого вихідного опору лампи (близько 4,5 кОм) з відносно низькоомним навантаженням. Принцип вибору трансформатора для даної конструкції - "дешево та сердито" - були використані трансформатори типу ТВЗ-1-9, що застосовувалися як у телевізорах, так і в деяких радіоприймачах. Можна використовувати інші типи вихідних звукових трансформаторів, важливо лише, щоб вони були призначені саме для застосування в однотактних вихідних каскадах. Можна навіть поекспериментувати з трансформаторами типу ТВК (застосовувалися у вихідних каскадах кадрової розгортки), проте треба усвідомлювати, що вихідний трансформатор - це чи не найголовніша деталь у ламповому підсилювачі - його якість здебільшого і визначатиме якість підсилювача в цілому. Коефіцієнт передачі вихідного каскаду за напругою 0,85 (вимірювалося на навантаженні 4 Ом) На вході підсилювача застосовано фільтр, що не пропускає нижчі частоти звукового діапазону на вхід підсилювача (приблизно від 40 Гц і нижче). Необхідність у такому фільтрі викликана такими міркуваннями: а) більшість побутових акустичних систем середнього класу мають нижні робочі частоти від 40 до 60 Гц і в принципі не здатні відтворити сигнал з частотою нижче цього порога - подача на акустичну систему сигналу свідомо нижче її мінімальної робочої частоти. породжує значні додаткові спотворення через усунення цим сигналом дифузорів гучномовців; б) побутові приміщення відрізняються невеликими розмірами і, як наслідок, на низьких частотах в таких приміщеннях є безліч резонансів, що викликають ефект "бубнення" при відтворенні, причому чим менше приміщення, тим яскравіше виражений цей ефект, тим на більш високих частотах проявляється резонанс; в) зі зменшенням частоти потужність підсилювача, необхідна для відтворення, повинна збільшуватися (це справедливо для всього діапазону частот) - наприклад, якщо для відтворення з нормальною гучністю сигналу частотою 100 Гц достатньо 3 Вт, то для відтворення 50 Гц з такою ж гучністю необхідно вже 12 Вт вихідний потужності підсилювача; г) нижня робоча частота більшості промислових звукових трансформаторів становить 40-50 Гц - на більш низьких частотах трансформатор, також як і акустична система, втрачає ефективність (це відбувається через кінцеве значення індуктивності первинної обмотки), а в поєднанні з більшою потужністю більш низькочастотного сигналу також породжує значні спотворення. З урахуванням цього, а також того, що вихідна потужність підсилювального однотактного каскаду на лампі 6П14П обмежена величиною 4,5 Вт, і було вирішено використовувати такий фільтр. Звичайно, якщо застосовувати високоякісні трансформатори та акустичні системи, то необхідність у такому фільтрі відпадає. В цьому випадку його можна не монтувати, видаливши для цього R2 і замінивши перемичкою C2. Забігаючи вперед, хочеться відзначити, що при порівнянні звучання підсилювача з фільтром і без суб'єктивної переваги завжди віддавалося варіанту підсилювача з фільтром - баси, всупереч прогнозам, більш "пружні" за рахунок усунення навантаження вихідного каскаду і значного зниження "бубнювання" приміщення. Блок живлення підсилювача досить простий - він є трансформатором, також узятим від старого лампового телевізора, з випрямлячем анодної напруги (рис. 2). Місткість конденсатора фільтра C7 обрана відносно невеликою - це викликано бажанням зменшити піковий струм через діоди випрямляча (не секрет, що діоди випрямляча, що працює на ємнісне навантаження, відкриті тільки на малому проміжку часу в порівнянні з тривалістю напівперіоду, і в цей час через них тече струм , що значно перевищує середній, споживаний навантаженням). Але так як на невеликій ємності пульсації напруги досить суттєві, в підсилювачі (рис. 1) застосований фільтр R10 C5, де ємність C5 може бути вже дуже великою, щоб їх ефективно пригнічувати. Перший каскад також живиться через такий самий фільтр R7 C3, який додатково захищає його від пульсацій напруги живлення, викликаних роботою другого каскаду. Ланцюжок R11-R14 (рис. 1) один загальний для обох каналів підсилювача і призначений для створення позитивного потенціалу ланцюга розжарення щодо катодів ламп. Це необхідно для зниження фону змінного струму - сильно нагріта нитка напруження і катод утворюють деяку подобу вакуумного діода, і якщо на катоді щодо нитки напруження буде в якісь моменти часу позитивна напруга, від нитки напруження до катода потече невеликий струм. Цей струм буде текти і через катодні резистори, викликаючи на них падіння напруги, яке потім буде посилено всіма наступними каскадами так само, як і корисний сигнал. Послідовно увімкнені R11 і R12 виконують ще одну функцію - через них розряджаються ємності фільтрів живлення при вимиканні підсилювача. Сумарний струм, що споживається розжарюванням ламп, становить 1,85 А. Напружна обмотка трансформатора повинна бути розрахована на такий (або більший) струм, в іншому випадку може відбутися перегрів накальної обмотки трансформатора. Конструкція і деталі Обидва канали підсилювача, крім блоку живлення, повністю змонтовані на одній друкованій платі (Мал. 3). Так як лампи розсіюють досить багато тепла, прагнути отримати високу густину монтажу немає сенсу. З цієї ж причини як матеріал для друкованої плати бажано застосувати фольгований склотекстоліт - цей матеріал більш температуростійкий, ніж текстоліт або гетинакс, і при нагріванні не деформується, що часто трапляється з платами на основі гетинаксу. Резистори можуть бути типами НД або МЛТ. R1-R5, R13 та R14 можуть бути будь-якої потужності (друкована плата розрахована на встановлення резисторів типу ВС-0,5 та МЛТ-0,5), R6, R7, R8, R11 та R12 краще взяти потужністю не менше 0,5 Вт (для R7 і R8 це обумовлено не так потужністю, що розсіюється на них, скільки можливістю "прострілу" між витками нарізки в момент подачі живлення на підсилювач). R9 має бути потужністю не менше 1 Вт, R10 – 2 Вт. R10 найкраще взяти дротяний - також через можливий пробій в момент включення, але в крайньому випадку підійде і МЛТ-2. Опір резисторів R1, R11-R14 можуть значно відрізнятися від зазначених на схемі: R1 може бути від 100 кОм до 1 МОм; R13, R14 від 1 до 100 ком, але бажано однакового опору; опір R11 може змінюватись від 100 до 470 кОм, причому опір R12 має бути в 5-15 разів менше опору R11. R7 може бути від 2 до 8,2 ком. Опір R10 збільшувати не варто, але можна застосовувати будь-які резистори в діапазоні від 100 до 220 Ом. Також може змінюватись і опір R6 - від 22 до 75 кОм, проте при цьому потрібно врахувати, що при збільшенні опору R6 необхідно збільшувати і опір R4, в результаті чого зміниться глибина зворотних зв'язків, а отже зміниться чутливість підсилювача. Для встановлення необхідної чутливості потрібно буде підібрати опір R5. Опір R9 змінювати не варто – лише в крайньому випадку можна встановити резистор опором 130 Ом. На друкованій платі передбачено два місця для резистора R12 (на монтажній схемі позначені як R12"), підключені паралельно, тому в якості R12 можна використовувати і два резистори з великим опір номінального. Резистори R4, R5 і R9 для обох каналів не завадить підібрати попарно з найближчими значеннями опорів - це полегшить налаштування підсилювача. Конденсатори C1, C2 та C4 плівкові. C1 та C2 типу К73-9, C4 - К73-17. Місткість C4 може бути від 0,47 до 1,5 мкФ. Робоча напруга конденсаторів C1 і C2 не є критичною (застосовані конденсатори з напругою 100 В), напруга конденсатора C4 має бути не менше 250 В. Можна застосувати й інші типи конденсаторів, проте при цьому потрібно врахувати, що наприклад металообладнання або слюдяні конденсатори будуть мати значно більші габарити, а застосування сегнетоелектричних конденсаторів у звукових ланцюгах неприпустимо через значний п'єзоефект. Застосування негерметизованих конденсаторів (типу БМТ, МБМ) також є неприпустимим через наявність у них струмів витоку. Абсолютно не підходять електролітичні конденсатори. Конденсатори фільтрів живлення - будь-які електролітичні за габаритами з робочою напругою не менше 300 В. Ємність C3 повинна бути не менше 10 мкФ (проте в цьому випадку бажано збільшити опір R7 до 5,1-6,2 кОм), ємність C5 зменшувати небажано ( у крайньому випадку можна поставити 220 мкФ). Також небажано зменшення ємності конденсатора фільтра C7 у блоці живлення. Діоди випрямного мосту також можна замінити на будь-які інші, важливо лише щоб при включенні підсилювача вони витримували струм зарядки конденсаторів фільтра (до 2 А), і були розраховані на зворотну напругу не менше 400 В. Цілком підійдуть Д226Г.
Для розміщення ламп використано панельки типу ПЛ9-2. Підійдуть інші панельки, які можна встановлювати на друковану плату. За відсутності таких можна використовувати панельки, які не пристосовані для друкованого монтажу. Для встановлення на плату до їх висновків можна підпаяти відрізки товстого одножильного дроту, за допомогою яких панель і буде встановлена на платі. Однак краще допрацювати безпосередньо висновки панельки, відкусивши гострими бокорізами (кусачками) частину виведення (див. фото). Джампери JP1 використані від системних плат комп'ютерів, що вийшли з ладу. Такого ж типу та штирі роз'єму, через який сигнал подається на вхід підсилювача. Для приєднання вихідного трансформатора та блоку живлення на платі також змонтовані штирі - вони використовуються від уніфікованих роз'ємів, що використовуються в телевізорах. Проводи до цих штирьків підпаюються, хоча не виключено і застосування роз'ємів. При монтажі особливу увагу слід приділити приєднанню до загального дроту - всі ланцюги загального дроту повинні з'єднуватися або в одній точці, або в певній послідовності. На друкованій платі така послідовність дотримана - необхідно лише простежити, щоб не було "зайвих" з'єднань. Номінальна вихідна потужність підсилювача - 3 Вт, максимальна 4 Вт, номінальна вхідна напруга 0,75 В. Цієї потужності цілком достатньо для комфортного прослуховування аудіопрограм у кімнаті площею 30 м2 (Використовуються акустичні системи 6АС-224, з комплекту радіоли "Кантата-205"). Зовнішній вигляд змонтованого на платі підсилювача показано на фотографії Налагодження підсилювача нескладно. Насамперед переконуються у працездатності блоку живлення. Напруга +275 може бути в межах від 250 до 300 В (залежно від типу використаного трансформатора). Змінна напруга 6,3 В вважається в межах норми, якщо вона не нижче 6,0, але і не вище 6,5 В. Потім до блоку живлення підключають плату підсилювача. Лампи поки що не встановлюємо. Таблиця 1 - напруги на панельках без ламп
Підключивши плату, потрібно перевірити надходження напруги на панельки ламп. У таблиці 1 наведено значення напруги для цього випадку. Дуже ретельно відноситься до виміру напруги на 2-й ножі панельки VL2 - там повинен абсолютний "0". Найменша позитивна постійна напруга означатиме лише одне - конденсатор C4 має витік і має бути замінений до увімкнення ламп. Напруга "+49" - це напруга, яка виходить на дільнику R11-R12, і якщо ви змінювали номінали цих резисторів, воно може відрізнятися від зазначеного, але в будь-якому випадку воно повинно відповідати напруги в точці з'єднання R11-R14. Відсутність або значне невідповідність напруги "+275" на будь-якій ніжці говорить про несправність цього ланцюга, як правило про обрив. Звичайно, можуть бути несправні C3 або C5, але в цьому випадку наслідок їх несправності буде виражено шляхом обвуглювання резисторів R7 або R10 відповідно. Таблиця 2 - напруги на ніжках ламп
Якщо все в порядку, відключаємо живлення, підключаємо акустичні системи або еквівалент навантаження (яким може служити резистор опором від 3,9 до 8,2 Ом і потужністю, що розсіюється не менше 2 Вт), знімаємо джампер JP1 і встановлюємо лампи. Подаємо харчування на підсилювач і відразу знову контролюємо напруги на ніжках 3 ламп VL2. У міру розігріву катодів воно має плавно збільшитися до +6,0..6,1 і далі залишатися таким - це буде говорити про вихід ламп на нормальний робочий режим. Напруга, вище ніж 6,3 В, говорить про сильний знос лампи (зменшилася крутість характеристики, як правило наслідок загазованості всередині балона лампи), занижена напруга (приблизно від 5,8 і нижче) також характерна для ламп, що довго працювали (втрата емісії) - такі лампи необхідно замінити. Напруги на інших ніжках ламп наведені в таблиці 2. Напруги на анодах і катодах VL1 вказані для випадку розімкнутого JP1 - при його встановленні на місце напруги на анодах знизяться до 110...120 вольт, а на катодах до 1,7...1,8 Ст. Якщо напруги укладаються в рамки дозволених, можна спробувати подати на вхід підсилювача сигнал невеликої амплітуди (близько 25-50 мВ, тому що JP1 знято і максимальна чутливість). У разі успіху залишається лише переконатися, що загальний зворотний зв'язок негативний. Для цього акуратно встановлюємо JP1 на місце. Якщо при цьому відбудеться самозбудження підсилювача, що супроводжується гучним шумом, виттям або свистом в акустичній системі - в цьому випадку необхідно поміняти кінці вторинної обмотки вихідного трансформатора між собою місцями. У цьому налагодження можна вважати закінченим. Запобіжні заходи 1. При будь-яких монтажних роботах пристрій необхідно знеструмлювати. Так як в підсилювачі застосовані накопичувальні конденсатори великої ємності, необхідно дочекатися їхньої розрядки, яка відбувається протягом 30-40 секунд після вимкнення підсилювача. При випробуваннях блоку живлення окремо від підсилювача будьте уважні - у цьому випадку конденсатор C7 здатний зберігати заряд тривалий час (до декількох діб). Для забезпечення розрядки конденсатора паралельно до нього слід тимчасово підпаяти резистор опором від 100 кОм до 1 МОм та потужністю не менше 0,5 Вт. Категорично не рекомендується розряджати конденсатори за допомогою короткого замикання їх висновків (наприклад викруткою або пінцетом) - це може призвести до виходу з ладу конденсатора, так і травми.
література 1. Д.С.Гурльов. Довідник з електронних приладів. - "Технiка", Київ, 1966 р.
Автор: Андрій Ковальов (Тюмень); Публікація: cxem.net Дивіться інші статті розділу Підсилювачі потужності лампові. Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті. Останні новини науки та техніки, новинки електроніки: Спиртуознавство теплого пива
07.05.2024 Основний фактор ризику ігроманії
07.05.2024 Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024
Інші цікаві новини: ▪ Чорний кремній для ефективних сонячних панелей ▪ Прибирати за собакою на вулиці стане простіше ▪ Прогнозується бум e-books у 2010 році ▪ Електромобіль, що поглинає вуглекислий газ Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки
Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки: ▪ розділ сайту Комп'ютерні пристрої. Добірка статей ▪ стаття Нарцис. Крилатий вислів ▪ статья Яку всесвітньо відому радянську мелодію її автор вважав за творчу невдачу? Детальна відповідь ▪ стаття Технік-лаборант. Посадова інструкція ▪ стаття Прості протиугінні пристрої. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Залишіть свій коментар до цієї статті: All languages of this page Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт www.diagram.com.ua |