Lampowy wzmacniacz stereofoniczny m.cz.

Autor: mgr inż. Zbigniew Raszczuk
Radioamator i Krótkofalowiec, Rok 19, Listopad 1969r., Nr 11

Opis dotyczy modelu wykonanego na zlecenie redakcji i praktycznie wypróbowanego przez konstruktora.

   Który z radioamatorów po powrocie z koncertu nie wyłączał z niesmakiem swego odbiornika lub wzmacniacza monofonicznego, zanim wrażenie pełni dźwięku wyniesione z sali koncertowej nie zatarło się w jego pamięci. Dopiero stereofonia daje możność uzyskania w warunkach domowych efektów akustycznych zbliżonych do odczuwanych w sali koncertowej.

   Projektując wzmacniacz stereofoniczny przyjąłem następujące założenia:

  • moc wyjściowa 3÷6W jako zupełnie wystarczająca w warunkach przeciętnego mieszkania;
  • pasmo przenoszenia 20Hz÷20kHz;
  • zniekształcenia poniżej 2%;
  • regulacja niskich i wysokich tonów w granicach ±15÷20dB w stosunku do 1kHz;
  • oddzielna regulacja dla obydwu kanałów (ze względu na możliwość uzyskania efektu pseudo-stereofonii przy odbiorze monofonicznym;
  • regulacja wzmocnienia za pomocą podwójnego potencjometru;
  • regulacja równowagi w granicach ±10dB;
  • rozbicie całego pasma przenoszonych częstotliwości na 3 części, co pozwala na zastosowanie najodpowiedniejszych głośników dla każdego zakresu częstotliwości;
  • możliwość korekcji charakterystyki przenoszenia przy odtwarzaniu nagrań z płyt, wycinania częstotliwości 9kHz (gwizd interferencyjny przy odbiorze radiofonicznym) oraz obcinania częstotliwości poniżej 100Hz w celu uniknięcia przesłuchu silnika adapterowego;
  • mała liczba łatwo dostępnych lamp.

   Schemat jednego ze wzmacniaczy zestawu stereofonicznego przedstawiono na rys. 1. Składa się on ze wzmacniacza wstępnego oraz wzmacniacza końcowego. We wzmacniaczu wstępnym zastosowano dwa stopnie wzmocnienia przy użyciu podwójnych triod. W każdym stopniu jedna z triod pracuje jako wzmacniacz oporowy, druga jako wtórnik katodowy. Mały opór wewnętrzny wtórnika zapobiega wzbudzaniu się układu nawet przy niezbyt starannym montażu.


Rys. 1. Schemat ideowy wzmacniacza stereofonicznego (jeden kanał)
(Uwaga: rysunek ze schematem jest duży więc można go skopiować np. do programu graficznego i obejrzeć szczegóły)

   W pierwszym stopniu przewidziano również układy korekcyjne stosowane przy odtwarzaniu nagrań z płyt i przy odbiorze radiofonicznym. Układy te włączane są oddzielnymi przełącznikami P1 i P4. Anoda triody pierwszego stopnia połączona jest z siatką wtórnika przez P2 i P3, układem pozwalającym na obcinanie częstotliwości poniżej 100Hz, składającym się z kondensatorów C4, C5, C6 i oporników R2 i R3.

   Pierwszy stopień wzmacniacza wstępnego sprzężony jest z drugim za pomocą układu umożliwiającego regulowanie wzmocnienia wysokich i niskich tonów. Katody triod tego stopnia w prawym i lewym kanale są połączone potencjometrem 4,7kΩ dla uzyskania regulacji równowagi. Uzyskano czułość 30mV na wejściu przy 1V na wyjściu. Sygnał wyjściowy jest doprowadzony przez potencjometr 0,5MΩ (służący do ewentualnej korekcji różnic wzmocnienia wzmacniaczy wstępnych) do potencjometrów 0,5MΩ na wspólnej osi, którymi uzyskuje się regulację wzmocnienia, a dalej - do wejścia wzmacniacza końcowego. Wzmacniaczem końcowym jest wzmacniacz przeciwsobny z lampami ECL82. Jako odwracacz fazy zastosowano układ kaskodowy zapewniający duże wzmocnienie i bardzo łatwą regulację symetrii za pomocą potencjometru 250kΩ w anodzie jednej z triod pracujących w tym układzie. We wzmacniaczu mocy pracują pentody ECL82. Jest to wzmacniacz ultralinearny w klasie A. Dzięki zastosowaniu ujemnego napięciowego i dodatniego prądowego sprzężenia zwrotnego uzyskano bardzo mały opór wewnętrzny wzmacniacza, co powoduje duże tłumienie drgań własnych membrany głośnika.

   Na oddzielną uwagę zasługuje transformator wyjściowy, którego wykonanie nie jest łatwe. Sposób połączeń i sekcjonowania uzwojeń przedstawiono na rys. 2. Dzięki sekcjonowaniu uzyskano małą indukcyjność rozproszenia, a dzięki temu płaską charakterystykę wzmocnienia od 20Hz do 50kHz. Przy prawidłowym ustawieniu sprzężeń zwrotnych uzyskano moc 6W na wyjściu, o niezauważonych na oscylografie zniekształceniach przy 0,7V na wejściu. Zmiany napięcia wyjściowego nie przekraczają 15% przy załączonym i odłączonym obciążeniu.


Rys. 2. Sposób połączeń i sekcjonowania uzwojeń transformatora wyjściowego

   Na wyjściu wzmacniacza znajduje się układ (rys. 3) dzielący dane pasmo przenoszonych częstotliwości na 3 zakresy pracujące z odpowiednimi głośnikami:

  • Zakres I - 20÷300Hz - głośniki GDS31/21
  • Zakres II - 300Hz÷5kHz - głośniki GD26/18
  • Zakres III - 5kHz÷20kHz - 2 głośniki GDS18/13 połączone szeregowo.


Rys. 3. Układ obwodów głośnikowych z podziałem częstotliwości

   Dławiki tego układu są bez rdzeni i nawinięte drutem 0,5 DNE na korpusach, jak na rys. 4. Korpus dławików o indukcyjności 23,7mH stanowią dwie sklejone razem szpulki z polistyrenu (po filmie amatorskim 2×8). Uzwojenie nawinięte masowo drutem 0,5 DNE do średnicy 44mm (rys. 4a). Dławiki o indukcyjności 0,96mH nawinięte są masowo na korpusie o rozmiarach podanych na rys. 4b drutem 0,5 DNE do zapełnienia korpusu.


Rys. 4. Korpusy dławików
a - o indukcyjności 23,7mH; b - o indukcyjności 0,96mH

   Pojemność 50μF uzyskano przez szeregowe połączenie 2 kondensatorów elektrolitycznych 100μF. Ponieważ kondensatory te pracują be polaryzacji stałym napięciem, należy je połączyć "bezbiegunowo", to znaczy biegun ujemny z biegunem ujemnym lub dodatni z dodatnim.

   Poszczególne gniazda wejściowe przyłączane są do wejścia wzmacniacza za pomocą przełącznika klawiszowego, przy czym jednocześnie z włączeniem wejścia adapterowego (przełączniki P7, P8) włącza się układ korekcyjny R1, C2, C3 przełącznikiem P4.

   Należy podkreślić konieczność bardzo starannego montażu i ekranowania doprowadzeń do przełącznika i samego przełącznika, aby uniknąć przydźwięków i zakłóceń.

   Sygnał do nagrywania na taśmie magnetofonowej odbierany jest z wyjścia wzmacniacza wstępnego, tak że poziom tego sygnału nie zależy od ustawienia potencjometru siły dźwięku, a jednocześnie możliwa jest regulacja kształtu charakterystyki przenoszenia w zależności od potrzeby. Przy odtwarzaniu monofonicznym wejścia wzmacniaczy zwiera się przełącznikiem P11 mono-stereo i wówczas oba tory pracują jako dwa wzmacniacze równoległe. Przez odpowiednie ustawienie korektorów barwy dźwięku, różne dla każdego kanału, można uzyskać efekt pseudostereofonii.

   Zasilacz wzmacniacza, którego układ przedstawiono na rys. 5, składa się z trzech prostowników zasilanych z jednego transformatora sieciowego. Dodatkowe uzwojenie 6,3V jest nie wykorzystane i stanowi rezerwę. Dławiki prostowników nawinięte zostały na rdzeniach transformatora ramki telewizora "Belweder" drutem 0,3mm DNE do zapełnienia korpusu. Rdzeń EI złożony ze szczeliną 0,3mm. Grzejniki lamp wzmacniacza zasila oddzielny transformator z potencjometrem symetryzującym.


Rys. 5. Schemat zasilacza sieciowego

KONSTRUKCJA

   Wzmacniacz nie wymaga specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych, a rozmieszczenie lamp i elementów nie jest krytyczne. Jedynie przełącznik gniazd wejściowych i same gniazda powinny być starannie ekranowane. Jedno z możliwych rozwiązań konstrukcyjnych uwidoczniono na rys. 6 i 7 (wzmacniacz modelowy).


Rys. 6. Rozmieszczenie podzespołów


Rys. 7. Przednia ścianka

   Szczególnie starannie należy wykonać transformatory wyjściowe, od nich bowiem zależy w głównej mierze górna częstotliwość przenoszenia.

URUCHOMIENIE

   Do uruchomienia wzmacniacza potrzebne są następujące przyrządy: oscyloskop katodowy, generator akustyczny, woltomierz prądu stałego i zmiennego. Po sprawdzeniu prawidłowości połączeń należy wzmacniacz przyłączyć do sieci, na wejście doprowadzić z generatora akustycznego sygnał 1000Hz/0,03V, przełącznik "mono - stereo" ustawić w położeniu mono, a potencjometr barwy dźwięku i równowagi - w położenie środkowe. Dobrać jednakowy sygnał na wyjściu wzmacniaczy wstępnych za pomocą potencjometrów szeregowych 500kΩ, a za pomocą oscyloskopu ustawić symetrię wysterowania lamp mocy, zmieniając wartość potencjometru 250kΩ w anodach stopni sterujących.

   Wielkość sprzężenia zwrotnego ujemnego i dodatniego ustawić w następujący sposób: przy odłączonym obciążeniu za pomocą potencjometru 47kΩ ustawić napięcie wyjściowe na pewną wartość, np. 1/2 wartości początkowej (bez sprzężenia). Wzbudzenie się wzmacniacza przy tej operacji świadczy o niewłaściwym połączeniu końcówek transformatora wyjściowego (należy je zamienić miejscami). Po dołączeniu obciążenia potencjometrem 50Ω doprowadzić napięcie wyjściowe do wartości bliskiej wartości be obciążenia.

   Regulację tę należy przeprowadzić kilkakrotnie w celu uzyskania kompromisu miedzy wzmocnieniem całkowitym układu a możliwie małymi zmianami napięcia wyjściowego przy dołączonym i odłączonym obciążeniu. Wielkość tych zmian nie powinna przekraczać 15% napięcia. Ponownie skontrolować symetrię wzmocnienia całego wzmacniacza. W pozycji "stereo" za pomocą potencjometrów przy każdym wejściu ustawić symetrię napięć oraz poziom sygnału w stosunku do poziomu wejścia adapterowego. Podobnie ustawić symetrię i wielkość sygnału na wyjściu do nagrywania (wielkość tego sygnału zależna jest od posiadanego magnetofonu).

UZYSKANE WYNIKI

   Moc wyjściowa 6W przy sygnale wejściowym około 25mV na wejściu adapterowym. Regulacja wzmocnienia tonów niskich +18 do -10dB, tonów wysokich +17 do -18dB. Regulacja równowagi ±10dB. Charakterystyka przenoszenia 20Hz do 20kHz z nierównomiernością ±0,6dB. Charakterystykę przenoszenia i zakres jej regulacji ilustruje rysunek 8.


Rys. 8. Charakterystyka przenoszenia wzmacniacza

Udostępnił Grzegorz 'gsmok' Makarewicz