Квадрафонический
усилитель предназначен для высококачественного воспроизведения монофонических,
стереофонических и квадрафонических программ от магнитофона, проигрывателя и
УКВ тюнера. Кроме того, в качестве источника сигнала можно использовать любой
источник с максимальным выходным напряжением 250 мВ, например
электроинструменты.
В усилителе
имеется устройство шумоподавления, собранное по системе DNL, с помощью которого можно уменьшить
шумы как источника сигнала, так и самого усилителя.
Номинальным
входным напряжением на частоте 1 кГц со входов проигрывателя и магнитофона
является 200 мВ,а со входов С и D — 100 мВ. Максимальные входные напряжения составляют
соответственно 250 и 150 мВ. Входное сопротивление по всем входам составляет
100 кОм.
Номинальная
выходная мощность в каждом канале при номинальном входном сигнале на нагрузке
сопротивлением 4 Ом составляет 25 Вт, а максимальная — не менее 42 Вт.
Выходное напряжение на частоте 1 кГц на нагрузке сопротивлением 4 Ом при
номинальной мощности составляет 10 В, при максимальной — 13 В. Соотношение
выходной мощности в каждом канале при нажатой и отжатой кнопке «Сброс мощности» равно 5:1. Выходное
сопротивление каждого канала усилителя на частоте 1 кГц — не более 0,3 Ом.
Коэффициент
нелинейных искажений при номинальной выходной мощности не превышает 0,5%, а
при максимальной — не более 1,5%. Полоса рабочих частот по электрическому
каналу — не менее 20 Гц — 30 кГц при неравномерности частотной характеристики
каждого канала не более 1 дБ. Полоса рабочих частот фронтальных
громкоговорителей по звуковому давлению — 40 Гц — 18 кГц (неравномерность
частотной характеристики фронтальных громкоговорителей в полосе рабочих частот
не превышает 12 дБ). Полоса рабочих частот тыловых громкоговорителей по
звуковому давлению составляет 63 Гц — 18 кГц при неравномерности частотной характеристики
— не более 15 дБ.
Усилитель
имеет сдвоенные регуляторы уровня в стереоканалах (А и В) и в квадраканалах
(С и D). Глубина
регулировки уровня во всех четырех каналах — не менее 46 дБ. Регулировку
баланса во всех четырех каналах осуществляют одним сдвоенным регулятором.
Пределы регулировки баланса — не менее ±12 дБ.
Рис. 1.Структурная
схема усилителя
Тембр в усилителе
регулируют с помощью четырех регуляторов, каждый из которых регулирует тембр в
определенной полосе частот. Такая регулировка позволяет более гибко
формировать частотную характеристику усилителя по сравнению с регулировкой
тембра только по низшим и высшим частотам.
Частоты
регулировки тембра в каналах А и В — 70 и 800 Гц, 4,5 и 12 кГц. Глубина
регулировки тембра в этих каналах — не менее ±22 дБ. Выходное напряжениешумоподавителя при максимальном уровне
250 мВ составляет 150 мВ.
Структурная схема усилителя приведена
на рис. 1. Он состоит из блока предварительной обработки сигнала 1 шумоподавителя 2, усилителя мощности 3, блокапитания 4, фронтальных и тыловых громкоговорителей 5
Источник
сигнала выбирают переключателем 1-В1. Режим
работы «Моно» или «Стерео» определяется переключателем 1-В2, а режим «Квази-квадро» или «Kead-ро» —
переключателем 1-ВЗ. Шумоподавитель
подключают переключателем 1-В5.
При
отключенном шумоподавителе сигнал со входа поступает в блок 1, затем в усилители мощности, а с них —
на громкоговорители. При подключенном шумоподавителе сигнал проходит через
шумоподавитель, а затем поступает на вход блока 1.
В блоке
предварительной обработки сигнала осуществляется усиление стерео- и
квадрасигналов, регулировка уровня и баланса стерео- и квадраканалов, регулировка
тембра стереоканалов. Кроме того в этом блоке из стереосигнала выделяют
суммарный и разностный сигналы необходимые для получения квазиквадрафонии.
В зависимости
от частоты и уровня входного сигнала шумоподавитель увеличивает отношение
сигнал/шум до 56 дБ. Усилитель мощности представляет собой два двухканальных
усилителя.
С блоха
питания нестабилизированное двухполярное напряжение подается на усилители
мощности, а стабилизированное — на блоки 1 и 2.
Принципиальная схема блока предварительной
обработки сигнала приведена на рис. 2. Он состоит из узлов регулировки
уровня и тембра сигнала в стереоканалах, квадрапреобразователя,
предварительного усилителя квадраканалов, регуляторов баланса стерео- и
квадраканалов и коммутирующего устройства.
Входной сигнал
поступает на контакты 1 — 6 блока.
Далее через контакты переключателей 1-В1,
1-ВЗ, 1-В5 сигнал поступает на регулятор уровня 1-R1 (для
удобства будем рассматривать только один канал Л), а с него на узел
регулировки тембра. За основу темброблока взят блок, описанный в журнале
«Радио» (1974, № 5, с. 45 — 46. Д. Стародуб, «Блок регуляторов тембра высококачественного
усилителя НЧ»), Истоковый повторитель на входе в нем заменен змиттерным
повторителем на транзисторе с большим коэффициентом передачи тока. Это
позволило получить входное сопротивление каскада не менее 500 кОм. С нагрузки
эмиттерного повторителя сигнал через резистор 1-R4 поступает
на дифференциальный каскад на транзисторах 1-Т2,
1-ТЗ. Каскад охвачен глубокой отрицательной обратной связью как по переменному,
так и по постоянному току. За счет этого улучшается термостабильность усилителя
и заметно снижаются нелинейные искажения. В базовые цепи транзисторов 1-Т2 и 1-ТЗ включены четыре частотноизбира-тельных делителя напряжения,
состоящие из элементов 1-R4 — 1-R7, 1-R13 — 1-R20, 1-С4 — 1-С7,
1-L1 — 1-L4. В зависимости от
положения движков регуляторов тембра (1-R13 — 1-R16) колебательные контуры, настроенные соответственно на
частоты 70, 800 Гц, 4 и 12 кГц, могут быть подключены либо к базе транзистора 1-Т2, либо к базе 1-ТЗ, а это в свою очередь определяет подъем и спад частотной
характеристики в определенной полосе частот.
Каскады на
транзисторах 1-Т4 и 1-Т5 являются обычными резистивными
усилителями. Конденсатор 1-С2 устраняет
самовозбуждение усилителя на ультразвуковых частотах. Нагрузкой транзистора 1-Т5 являются два последовательно
соединенных резистора 1-R11 и 1-R12. В
зависимости от положения переключателя 1-В4
«Сброс» сигнал снимают либо с полной нагрузки, либо с ее части. В последнем
случае выходная мощность составляет около 8 Вт при максимальном уровне сигнала
на входе усилителя (250 мВ).
Через контакты
переключателя 1-В4 и конденсатор 1-С15 сигнал поступает на регулятор
баланса стереоканалов (резистор 1-R63), а затем через
конденсаторы 1-С24, 1-СЗО — на выход
блока.
Напряжение
сигнала на выходе блока при максимальном входном сигнале составляет около 0,6
В.
В режиме «Квази-квадро» сигналы левого и правого
каналов с темброблоков поступают на усилители мощности и, кроме того, на входы
квадрапреобразователя. Квадрапреобразователь собран на транзисторах 1-ТИ, 1-Т12 по схеме дифференциального
усилителя с коэффициентом передачи 1. На входы дифференциального усилителя
поступают сигналы левого и правого каналов, а с выходов снимаются разностный и
суммарный сигналы. Эти сигналы поступают на предварительные усилители на
транзисторах 1-Т13 — 1-Т16, которые выполнены по одной схеме.
Первый каскад представляет собой эмит-терный повторитель, на входе которого
включен регулятор уровня квадрасигналов. Второй каскад собран по обычной схеме
резистивного усилителя с коэффициентом усиления 7. Регулятор баланса
квадраканалов — резистор 1-R62.
В режиме «Квази-квадро» регулировки тембра и
уровня, производимые в стереоканалах, изменяют и характеристики квадраканалов.
В режиме «Квадро» сигналы с входных контактов
блока через контакты переключателя 1-ВЗ поступают
на регуляторы уровня квадраканалов 1-R53; 1-R65, а с
эмит-терных повторителей через контакты того же переключателя — на входы
каскадов на транзисторах 1-Т14, 1-Т16.
Нагрузка
каждого из этих каскадов состоит из двух последовательно включенных резисторов 1-R59, 1-R60 и 1-R72, 1-R73. В
зависимости от положения переключателя 1-В4
сигнал снимается либо с полной нагрузки, либо с ее части. Напряжение на
выходе квадраканалов при входном сигнале 150 мВ составляет около 0,6 В.
Принципиальная схема шумоподавителя приведена
на рис. 3. Он выполнен по системе DNL. Принцип действия такого шумоподавителя основан на
динамической фильтрации сигнала. Известно, что с уменьшением громкости
относительное содержание высокочастотных составляющих в сигнале уменьшается.
Если при слабых сигналах, а так же в паузах, ограничить полосу пропускания
канала до 4 — 4,5 кГц, то это незначительно ухудшит качество звучания, но в то
же время высокочастотные шумы, характерные для звукозаписи, будут ослаблены.
При увеличении уровня сигнала полоса пропускания расширяется, но одновременно
увеличивается
маскирование
шумов полезным сигналом. Более подробно система DNL описана в журнале «Радио» № 7 за 1974 г. на с. 60 — 61 (И.
Кудрин, «Устройства шумоподавления в звукозаписи»).
Для того чтобы
регулировка уровня и тембра не влияла на режим работы шумоподавителя, его
располагают перед темброблоком. В данном случае входной сигнал подается
непосредственно на вход шумоподавителя с переключателя 1-В1 через контакты переключателя 1-В5.
Для получения
высокого входного сопротивления первый каскад шумоподавителя собран по схеме
эмиттерно-го повторителя на транзисторе 2-Т1.
Порог срабатывания шумоподавителя устанавливают резистором 2-R1.
Второй каскад
собран на транзисторе 2-Т2 по схеме с
разделенной нагрузкой. Сигнал с коллектора транзистора через резистор 2-R22 поступает непосредственно на выход шумоподавителя, а с
эмиттера — на активный RC фильтр верхних частот с частотой
среза около 4,5 кГц, собранный на транзисторах 2-ТЗ, 2-Т4.
Каскад на
транзисторе 2-Т5 также собран по
схеме с разделенной нагрузкой. Сигнал с коллектора транзистора поступает на
выпрямитель управляющего сигнала, собранный на диодах 2-Д5, 2-Д6 и конденсаторах 2-С10,
2-С11, а с эмиттера через резисторы 2-R20, 2-R21 и конденсатор
2-С12 на выход.
На резисторе 1-R1 (см. рис. 2), являющемся в данном случае нагрузкой
шумоподавителя, происходит суммирование двух противофазных сигналов.
Резистором 2-R22 добиваются равенства амплитуд
этих сигналов. Этим обеспечивается максимальное шумоподавление в паузе. Так как
цепочка 2-СЗ, 2-R7 изменяет
фазу сигнала на 180° не во всем диапазоне частот, полного шумоподавления
получить нельзя.
При малом
уровне высокочастотных составляющих сигнала диоды 2-Д5, 2-Д6 будут закрыты. При увеличении уровня они открываются,
конденсаторы 2-С10, 2-С11 заряжаются
до амплитудного значения напряжения, действующего на коллекторе транзистора 2-Т5. Диоды 2-ДЗ, 2-Д4 также открываются и коэффициент передачи делителя 2-R20, 2-ДЗ, 2-Д4 уменьшается. При уровне сигнала на 35 — 38
дБ ниже номинального узел дополнительной обработки оказывается практически
закрытым.
Рис. 3. Принципиальная схема шумоподавителя
Рис. 4. Принципиальная схема усилителя мощности
На выход
шумоподавителя сигнал проходит только через резистор 2-R22.
Принципиальная схема усилителя мощности показана
на рис. 4. Первый каскад представляет собой дифференциальный усилитель на
транзисторах 3-Т1, 3-Т2. Режим его
работы устанавливают подстроечным резистором 3-R3. Стабилитрон
3-Д1 стабилизирует режим работы
каскада. С резистора 3-R2 сигнал поступает на базу
транзистора 3-ТЗ. В цепь его
коллектора включены стабилитроны 3-Д2 —
3-Д4, обеспечивающие термостабилизацию
рабочей точки выходных транзисторов. Конденсатор 3-С2 служит для устранения самовозбуждения на ультразвуковых
частотах.
На транзисторах
3-Т4, 3-Т5 собран фазоинверсный
каскад. Начальное смещение рабочей точки выходных транзисторов обеспечивает
делитель напряжения 3-R11, R1 (см. рис. 7).
Нагрузка
подключена к выходу усилителя без разделительного конденсатора, поэтому на
выходе усилителя поддерживается нулевой потенциал относительного общего
провода. Это достигается глубокой отрицательной обратной связью с выхода
усилителя через резистор 3-R7 на базу транзистора 3-Т2. В дифференциальном каскаде
сравниваются потенциалы на выходе усилителя и общего провода. Первоначально
нулевой потенциал устанавливают подстроечным резистором 3-R3. Резистором
3-R6 устанавливают требуемую чувствительность усилителя
мощности (0,6 В).
RC цепочки (рис. 5), включенные параллельно нагрузке
усилителя, устраняют самовозбуждение усилителя на ультразвуковых частотах.
Совместно с
усилителем используются два типа громкоговорителей:
для стереоканалов — трехполосный закрытого типа (рис. 6, а), для тыловых каналов (в режиме «Квадро») — двухполосный (рис. 6, б). В первом громкоговорителе
расположены четыре головки прямого излучения: две низкочастотных 6ГД-2, одна
среднечас-тотная 5ГД-1 и одна высокочастотная ЗГД-31. Разделение частот
осуществляется LC фильтрами. Частоты разделения —
600 и 8000 Гц. Затухание, вносимое фильтрами, в полосе непрозрачности
составляет примерно 12 дБ на октаву.
Рис. 6.Принципиальная
схема громкоговорителей: а —
фронтальных, б — тыловых
Во втором
громкоговорителе установлены головки 6ГД-6 и ЗГД-31.
Принципиальная схема блока питания вместе
со схемой соединения узлов усилителя показана на рис. 7. При отсутствии
входного сигнала суммарный ток покоя выходных транзисторов всех четырех
каналов составляет 140 — 200 мА (напряжение питания ±32 В). При номинальной
выходной мощности напряжение питания равно ±25 В, а при максимальной — ±24 В.
Для защиты
выходных транзисторов от перегрузки использованы плавкие предохранители Пр2 — Пр9.
Блок
предварительной обработки сигнала и шумопо-давитель питаются от
стабилизованного источника питания (на транзисторе Т1 собран стабилизатор). Выходное напряжение стабилизатора — 12 В.
Конструкция и детали. Конструктивно
усилитель выполнен по функционально-блочному принципу. Все блоки собраны на печатных
платах (рис. 8 — 11) из фольгиро-ванного стеклотекстолита. Переключатели В1 и 1-В1
установлены на плате блока предварительной обработки сигнала. Контакты этих
переключателей экранированным проводом соединены с соответствующими контактными
площадками. На этой же плате закреплены регуляторы уровня, баланса и тембра.
Рис. 7. Принципиальная схема блока питания и схема соединения узлов
усилителя
Печатные платы
блоков за исключением платы блока питания прикреплены к каркасу усилителя,
образованного передней панелью и радиатором выходных транзисторов. Передняя
панель толщиной 3 мм
выполнена из сплава Д16Т. Радиатор для выходных транзисторов выполнен из того
же сплава с последующим чернением 25-процентным раствором медного купороса с
добавлением поваренной соли.
Между корпусом
транзисторов и радиатором проложена лавсановая пленка толщиной 0,05 мм. Фланцы, с помощью
которых крепят транзисторы к радиатору, также изолированы. Терморезисторы Rl — R4 запрессованы в радиатор и
изолированы от него лавсановой пленкой.
Для защиты
усилителя от наводок трансформатор питания закрыт экраном из отожженной стали
толщиной 1 мм.
К передней панели усилителя прикреплена фальш-панель, изготовленная из
дюралюминия Д16Т толщиной 1 мм.
Место расположения регуляторов тембра выполнено в виде стандартного поля для
частотных характеристик с шагом 5 дБ.
Рис. 8. Печатная плата
блока предварительной обработки сигнала
Продолжение рис. 8.
Ящики
фронтальных громкоговорителей изготовлены из древесно-стружечных плит толщиной 18 мм. Задняя стенка сделана
из фанеры толщиной 12 мм.
Для улучшения демпфирования подвижных систем головок громкоговорителей
применена панель акустического сопротивления. Суммарная площадь отверстий в
ней составляет 300 см2 (220 отверстий диаметром 12 мм).
Рис. 9. Расположение деталей блока предварительной обработки
сигналов на печатной плате
Продолжение рис. 9.
Ящики тыловых
громкоговорителей выполнены из фанеры толщиной 12 мм и заполнены ватой.
В усилителе
использованы постоянные резисторы МЛТ-0,25, переменные СП236 с зависимостью А
(регуляторы баланса и тембра), с зависимостью В (регуляторы уровня),
подстроечные ОСПО-0,5 (в усилителемощности).
Резисторы 3-R17 и 3-R18 проволочные,
намотаны на резисторах МЛТ-1.
Конденсаторы С1 — С4
— Tesla TC937a. Остальные
конденсаторы К50-6, К53-4, КМ-6, КЛС, К73П-3.
Для того чтобы
фазовые сдвиги между каналами А и В, вносимые шумоподавителем, были
минимальны, необходимо подобрать конденсаторы 2-СЗ — 2-С11 так, чтобы
их емкости в обоих каналах шумоподавителя имели разброс не более 10%.
Диоды Д231
можно заменить на Д214, Д215; Д220 — на КД503А, КД504А, КД509А; стабилитрон
Д814Д — на Д813, Д814Б — на любой из серий Д814, Д808 — Д813.
Рис. 10. Печатная плата (а) и
расположение на ней деталей шумоподавителя (б)
Рис. 11. Печатная плата
(а) и расположение на ней деталей
усилителя мощности (б)
Транзистор Т1 — ГТ403- с любым буквенным индексом
(предпочтительнее А). Транзисторы КТ903Б можно заменить на КТ803А, КТ903А,
КТ908. Транзисторы подбирают по .парам так, чтобы коэффициенты передачи тока и
начальные токи коллекторов отличались бы не более чем на 20%. Транзисторы
КТ315Б следует брать с коэффициентом Ниэ 300
— 350. Их можно заменить на транзисторы КТ342В. Вместо КТ315А можно использовать
транзисторы этой же серии с любым буквенным индексом, КТ301Е или серии КТ312.
Транзисторы КТ308Б можно заменить на ГТ308А, П416А, П416Б. Вместо ГТ321Д можно
использовать любой транзистор этой серии. Транзисторы КТ602Б можно заменить на
транзисторы КТ602А, П701, П701А.
Постоянный ток
через нагрузку транзисторов 3-Т1 и 3-Т2 не должен превышать 10 мА. Для
этого необходимо, чтобы их коэффициенты передачи тока отличались между собой
не более чем на 15%, а транзисторов 3-Т4 и
3-Т5, 3-Т6 и 3-Т7 — не более чем на 20%.
Переключатель В1 и 1-В1
— 1~В5 — П2К.
Трансформатор
питания взят от телевизора «Рекорд-12». Сечение магнитопровода 30X45 мм2.
Первичная обмотка содержит 612 витков провода ПЭЛ 0,64, вторичная — 2X69
витков провода ПЭВ-2 1,18. Обмотка III содержит 15 витков провода ПЭВ-2 0,51.
Катушки 5-L1, 5-L2 содержат 105 витков провода ПЭВ-2 1,16, 5-L3, 5-L4 — 84 витка такого же провода. Намотка производится
на каркасе без сердечника. Катушка 6-L1 выполнена так же,
как и катушка 5-L1.
Налаживание усилителя начинают с
проверки блока питания. Параллельно конденсаторам СЗ и С4 (см. рис. 7)
подключают резисторы сопротивлением 200 Ом мощностью рассеивания 5 Вт и
измеряют напряжение на выходе выпрямителя. Оно должно быть ±32 В. Напряжение
пульсаций не должно превышать 0,5 В. Напряжение на выходе стабилизатора должно
составлять 12,5±0,5 В. Налаживание непосредственно усилителя производят в два
этапа. На первом этапе настраивают каждый блок в отдельности, а на втором —
проверяют параметры усилителя.
Налаживание блока
предварительной обработки сигнала начинают с установки резистором 1-R2 режима работы транзисторов темброблока по постоянному
току. Затем на вход этого узла с генератора подают сигналы частотой 70, 800 Гц,
4, 12 кГц и подбором конденсаторов 1-С4 —
1-С7 настраивают контуры на эти
частоты. После этого подбором резисторов 1-R17 — 1-R20 устанавливают глубину и крутизну регулировки тембра.
Перед
налаживанием квадрапреобразователя резисторы 1-R41 и 1-R48 временно заменяют переменными сопротивлениями 120 — 150
кОм. Резистором 1-R48 устанавливают на коллекторах
транзисторов 1-Т11, 1-Т12 напряжение
— 7... — 8 В. Резистором 1-R41 добиваются того,
чтобы при подаче на вход усилителя монофонического сигнала на выходах
квадрапреобразователя сигналы были бы минимальными. Затем переменные резисторы
заменяют соответствующими постоянными. Подбором резистора 1-R54 устанавливают
на эмиттере транзистора 1-Т13 напряжение
2 — 4 В. После этого вместо резисторов 1-R57 и 1-R58 включают переменные сопротивления 150 кОм и 510 Ом
соответственно. Нажат-ием кнопки 1-ВЗ переводят
усилитель в режим «Квадро». Со звукового
генератора на контакт 2 блока 1
подают сигнал частотой 1 кГц и напряжением 0,15 В. Подстраивая поочередно
резисторы сопротивлением 150 кОм и 510 Ом, добиваются, чтобы на коллекторе
транзистора 1-Т14 был неискаженный
синусоидальный сигнал амплитудой 1,4 В. Затем заменяют переменные резисторы
постоянными.
Шумоподавитель
налаживают следующим образом. Движок резистора 2-R22 устанавливают
в среднее положение. К выходу шумоподавителя подключают резистор
сопротивлением 100 кОм, а затем на вход шумоподавителя со звукового генератора
подают сигнал частотой1 кГц и
напряжением 250 мВ. Резистором 2-R1 устанавливают на
выходе шумоподавителя напряжение 150 мВ. Затем на вход шумоподавителя подают
сигнал частотой 10 кГц и напряжением 3,3 мВ. Вращая движок резистора 1-R22 добиваются, чтобы сигнал на выходе шумоподавителя не
превышал 0,3 мВ. Если получить напряжение менее 0,3 мВ не удается, то
необходимо подстроить в небольших пределах порог срабатывания шумоподавителя.
После этого резистором 1-R22 добиваются максимального
шумоподавления.
Характеристики
каналов шумоподавителя (см. таблицу) не должны отличаться между собой более
чем на2 дБ.
Частота, кГц
1
2
3
4,5
6
8
10
12,5
16
Сигнал /шум, дБ
38
38
38
40
43
49
53
56
54
При
налаживании усилителей мощности предварительно устанавливают движки
подстроечных резисторов 3-R3, 3-R6 и 3-R11 в
среднее положение. В качестве нагрузки используют проволочный резистор
сопротивлением 4 Ом мощностью рассеивания не менее 25 Вт. Последовательно с
ним включают миллиамперметр. Вращая движок резистора 3-R3 устанавливают
на выходе усилителя нулевой потенциал. Постоянный ток через нагрузку не должен
превышать 10 мА. Затем со звукового генератора подают сигнал частотой 1 кГц и
напряжением 0,6 В. Вращая движок резистора 3-R6 добиваются, чтобы
напряжение на выходе усилителя было 12,7 В. Форма сигнала должна быть не
искаженной. Если имеются искажения типа «ступенька», следует изменить режим работы
усилителя резистором 3-R1L После этой регулировки надо
еще раз проконтролировать «нулевой» потенциал на выходе усилителя.