Juego de reproducción estéreo de alta calidad 2x10W


Juego de reproducción estéreo de alta calidad 2x10W
Michał Gołębiowski, Radioamator i Krótkofalowiec 1970/05
(La descripción se refiere a un modelo realizado en cooperación con la oficina editorial de la revista y prácticamente probado por el diseñador.)

  A pesar del rápido progreso de la tecnología de transistores, los radioaficionados siguen fabricando con bastante frecuencia dispositivos electroacústicos equipados con tubos de electrones. Esto se justifica debido al costo aún elevado de los elementos semiconductores y al hecho de que el arranque de los dispositivos de transistores es generalmente más difícil y problemático que sus homólogos de tubo y requiere un buen conocimiento del tema y una amplia experiencia práctica.

  Esta descripción está dirigida a los radioaficionados que ya tienen algunos logros en la construcción de dispositivos electroacústicos y les gustaría obtener un equipo de reproducción de mayor calidad a un costo relativamente económico.

Datos técnicos del amplificador estéreo

  • Potencia máxima de salida con distorsiones no lineales en la banda 40Hz ÷ 16000Hz y Rload = 7.5Ω menos del 1% (señal sinusoidal): 2x10W.
  • Características de frecuencia (banda 1.5dB): 30Hz ÷ 20000Hz.
  • Ajuste del tono de sonido en relación a la frecuencia de 100Hz:
    a 60Hz: + 6dB ÷ -12dB
    a 12kHz: + 6dB ÷ -15dB
  • Atenuación de diafonía entre los canales en la banda 30 ÷ 16000Hz: ≥ 40dB.
  • Control de balance estéreo: ± 6dB.
  • Resistencia de entrada:
      entrada de "adaptador magnético" - 100kΩ
      entrada "adaptador de cristal" - 100kΩ
      entrada "micrófono" - 80kΩ
      entrada "radio" - 1MΩ
      entrada "adicional" - 0,5MΩ.
  • Voltaje de entrada para potencia de salida máxima en f = 1000Hz y Rload = 7.5Ω:
      entrada "adaptador magnético" - 5mV
      entrada "adaptador de cristal" - 70mV
      entrada "micrófono" - 4mV
      entrada "radio" - 330mV
      entrada "adicional" - 150mV.
  • Relación señal-ruido a máxima potencia de salida: ≥50dB.
  • Cambio en el voltaje de salida cuando la carga está desconectada: ≤1dB.
  • Red eléctrica: 220V, 50Hz, consumo máximo de energía 55W.
  • Los demás parámetros se presentan en forma de características apropiadas en las Figuras 5, 6, 7, 8 y 9.

El principio de funcionamiento de un amplificador estéreo

  El circuito amplificador se puede dividir en dos partes:

  1. etapas de entrada que dan forma a la respuesta de frecuencia y permiten obtener la resistencia de entrada y la amplificación de voltaje adecuadas,
  2. amplificador de salida (etapa de potencia).

  El diagrama esquemático del preamplificador se muestra en la Fig. 1. Solo se muestra un canal entre las líneas discontinuas: para obtener el diagrama completo, esta parte del dibujo debe repetirse.


Fig. 1. Diagrama esquemático del preamplificador (canal "A").

  El amplificador tiene 5 entradas: para radio, micrófono, captador magnético, captador de cristal y entrada auxiliar. La conmutación de entradas y circuitos de retroalimentación se realiza mediante un interruptor Pk1 de 4 secciones y 5 posiciones - A y B.

  Cada canal de preamplificador tiene dos etapas de voltaje con pentodos EF86 con bajo efecto de microfonía. Los elementos de corrección de la respuesta de frecuencia están ubicados en la primera etapa y están conectados entre el ánodo y la rejilla del tubo. Debido a la fuerte retroalimentación, se obtuvo una baja resistencia del circuito de rejilla del control del tubo, lo que reduce significativamente los voltajes de interferencia. Las resistencias R1 ÷ R5 conectadas en serie con las entradas apropiadas se ajustan al tipo de transductor dado. Los valores de estos elementos se seleccionaron en función de la adaptación del amplificador para trabajar con una amplia gama de transductores electroacústicos.

  La segunda etapa está construida para una máxima amplificación. El voltaje de salida después del sistema de control de tono es igual a aproximadamente 200 mV. El sistema de control de tono utiliza potenciómetros lineales acoplados P2 A y B así como P2 A y B. Debido a sus características, los cambios lineales de las características de frecuencia se obtienen en función de la rotación del potenciómetro.

  El control de balance (balance estéreo) se realiza mediante los potenciómetros lineales opuestamente acoplados P1 A y B, lo que hace posible ecualizar la ganancia de ambos canales sin cambiar la potencia total dada por ambos canales.

  El control de ganancia se realiza con un potenciómetro logarítmico doble P4 A y B.

  El amplificador también está equipado con dos filtros que dan forma a la respuesta de frecuencia: "ruido" y "ondulación" activados por el interruptor Pk2 A y B. Al cambiar el valor de los elementos RLC de los elementos de conformación incluidos en estos filtros, puede influir en la forma de las características (Fig. 5).

  El conmutador Pk3 A y B permite el funcionamiento de ambos canales en un sistema estéreo, así como cambiar canales en lugares o conectarlos en paralelo para la recepción monofónica.

  Las distorsiones no lineales causadas por el preamplificador no superan el 0,15% en condiciones normales de funcionamiento. Las características de frecuencia correspondientes se muestran en la Fig.6.

  La etapa de potencia (Fig. 2) es un amplificador push-pull de clase AB, en el que los sistemas de pentodo de los tubos ECL86 operan en un sistema ultralineal.


Fig. 2. Diagrama esquemático del amplificador de salida (canal "A").

El suministro de las rejillas de blindaje de los tubos de potencia desde las tomas del transformador de salida introduce una retroalimentación negativa. Esto reduce la distorsión no lineal y reduce la resistencia interna del amplificador.

  El tubo de electrones ECC83, común a ambos canales, funciona como amplificador de voltaje, y las partes triodo de los tubos ECL86 forman un inversor de fase. El acoplamiento entre la etapa de entrada y el inversor de fase es directo para reducir los errores de desplazamiento de fase en las frecuencias más bajas y así aumentar la estabilidad del amplificador.

  Todo el amplificador está cubierto por un fuerte circuito de retroalimentación negativa desde la salida del transformador al cátodo del tubo ECC83. Este acoplamiento reduce la distorsión no lineal a aproximadamente un 1% y establece la resistencia de salida del amplificador a aproximadamente 0,2 Ω.

  Al construir el amplificador, se debe prestar especial atención a la construcción correcta de los transformadores de salida. Debido al efecto de retroalimentación negativa, deberían transferir frecuencias de hasta aproximadamente 100 kHz y, por lo tanto, tener una baja inductancia de fuga. El método de bobinado del transformador se muestra en la Fig.3.


Fig. 3. Transformador de salida. Los devanados se enrollaron con un alambre tipo DNE.
a - diagrama de bobinado, b - método de bobinado

    La disposición individual de las secciones, sus comienzos y finales, debe ser simétrica, y el número de vueltas de las secciones análogas, especialmente el devanado secundario, debe ser estrictamente el mismo. Para cumplir con esta condición, el transformador debe terminarse con mucho cuidado y el devanado debe hacerse dando la vuelta al cuerpo, como se muestra en la Fig. 3. Es mejor que las secciones tengan un número par de capas, luego se ubican las salidas en la pared exterior del cuerpo. Si de ninguna manera se pueden obtener capas completas, entonces la última capa incompleta se extiende por toda la longitud del devanado, o es mejor decidir cambiar proporcionalmente el número de vueltas, elija un diámetro de cable diferente. o el uso de un núcleo diferente.

  El transformador de salida se enrolla mejor en un núcleo con una sección transversal de 9-12 cm2 (por ejemplo, del transformador de red del receptor "Tatry"). Las capas individuales deben aislarse con papel de seda condensador y las secciones con una doble capa de hule.

  La sensibilidad del amplificador de salida sin retroalimentación es de aproximadamente 8 mV, y después de que se cierra el circuito de retroalimentación, 200 mV.

  La fuente de alimentación (Fig. 4) funciona en un circuito rectificador de media onda convencional y proporciona una corriente promedio de 150mA a un voltaje rectificado de 265V. El devanado de filamento debe soportar una carga de hasta 4A. Está cortocircuitado por el potenciómetro P6 (eliminando el zumbido de la red).


Fig. 4. Diagrama esquemático de la fuente de alimentación del amplificador.

  El transformador de red estaba enrollado en el núcleo del receptor "Symphony". También se puede utilizar otro núcleo con una sección transversal de la columna central de al menos 12 cm2. El estrangulador se puede realizar mediante un transformador de altavoz del receptor "Stolica" o uno similar con una sección transversal de unos 4 cm2. El bobinado debe enrollarse masivamente con alambre DNE Ø0.45mm hasta que el cuerpo esté lleno. Para aumentar el factor de seguridad, en lugar de diodos DK62 individuales, puede utilizar dos diodos DK61 conectados en serie, en derivación con resistencias de aproximadamente 1 MΩ / 0,5 W.


Fig. 5. Características de los filtros de conformación.
a - filtro de ondulación, b - filtro de ruido


Fig. 6. La dependencia de la tensión de entrada en función de la frecuencia.
1 - entrada "radio", 2 - entrada "adaptador magnético"


Fig. 7. Características de la distorsión no lineal del amplificador en función de la potencia de salida.
(porcentaje de armónicos)

Fig. 8. Características de la distorsión no lineal del amplificador en función de la frecuencia (Nota: Rload = 7.5Ω).

Fig. 9. Características de frecuencia del control de tono.

 Detalles del diseño del amplificador

  El amplificador con la fuente de alimentación se coloca en una carcasa de madera con dimensiones de 640x210x350mm (caja del receptor "Arkona"). Los siguientes elementos de control están montados en el panel frontal: interruptor Pk1 A y B (un interruptor del televisor "Opal"), interruptores Pk2 A y B, Pk3 A y B (un interruptor del televisor "Lazuryt"), controles de ganancia y tono, balance, así como las salidas de altavoz de ambos canales y una luz indicadora de activación. En la pared trasera hay tomas de entrada, el terminal de tierra y los fusibles de la fuente de alimentación.

  El montaje del amplificador se realizó en forma de tres componentes, a saber:

  • preamplificador,
  • amplificador de salida (etapa de potencia),
  • fuente de alimentación.

  La vista general del amplificador y los subconjuntos se muestra en las Figs. 10, 11 y 12. El indicador de sintonización de electrones ("ojo mágico") visible en la foto está diseñado para señalar el funcionamiento del decodificador de FM, que puede montarse como complemento del amplificador descrito, o también puede funcionar . como indicador de una señal estéreo en el circuito que se muestra en la Fig.13.


Fig. 10. Vista general del amplificador.


Fig. 11. Interior del amplificador - vista inferior.


Fig. 12. Interior del amplificador - vista trasera.


Fig. 13. Indicador de señal estéreo.

  El indicador funciona de tal manera que si la misma señal proviene de ambos canales A y B, la parte iluminada de la pantalla del indicador no cambia de superficie, de lo contrario cambia la superficie iluminada.

  Para evitar la influencia de señales interferentes, el preamplificador se colocó en una caja separada hecha de lámina de aluminio, donde también se colocó la primera etapa de amplificación (tubo de electrones ECC83). La carcasa del preamplificador está unida a la placa frontal del amplificador.

  El bajo nivel de ruido y zumbidos se logra mediante un montaje cuidadoso y reflexivo, es decir, conectando los elementos individuales a una barra de conexión a tierra común, conectada al chasis cerca de la fuente de alimentación, así como utilizando las conexiones más cortas posibles. Debido a la amplia respuesta de frecuencia, el uso de cables blindados debe limitarse al mínimo necesario.

  El amplificador de salida (amplificador de potencia) y la fuente de alimentación se montan directamente en el chasis. El transformador de red está blindado magnéticamente y colocado de modo que su campo parásito tenga el menor efecto posible en la primera etapa del preamplificador.

Arranque del amplificador

  Al preparar el amplificador para su funcionamiento, realice los siguientes pasos:

  1. Compruebe el correcto montaje de todo el dispositivo.
  2. Encienda la fuente de alimentación, es decir, verifique el voltaje correcto a carga nominal (+ 265V, 150mA y 6.3V AC, 4A).
  3. Encienda el amplificador de potencia. El funcionamiento es el siguiente: las salidas del transformador de altavoz deben cerrarse con una resistencia de carga de 7.5Ω y el control del preamplificador desconectado. Si el amplificador oscila en la frecuencia sobreacústica, los elementos C22 y C29 deben seleccionarse en consecuencia. Si las oscilaciones ocurren en la frecuencia subacoústica, las capacitancias de C21, C26 en los filtros de desacoplamiento deben aumentarse. La desconexión de la resistencia de terminación no debería causar sobretensión en el transformador de salida. Sin embargo, si se produce este fenómeno, debe reducirse el valor de la resistencia de amortiguación R48. Luego, la simetría de las corrientes de ánodo de las partes del pentodo de los tubos de electrones ECL86 se determina ajustando el potenciómetro P5.
    Las resistencias R37 y R38 deben ser muy estables con una tolerancia del 5%. Los valores de estas resistencias deben medirse antes del montaje y la más grande debe colocarse en lugar de R38. Las mejores condiciones de trabajo se logran cuando la diferencia entre las resistencias de los ánodos resultantes de los triodos ECL86 es del 3%. De ello se deduce que también las resistencias R39 y R40 deben seleccionarse correctamente.
    Un amplificador de potencia que funcione correctamente debe entregar una potencia de no menos de 10W a una carga de 7.5Ω, con una señal sinusoidal de 200mV controlada en el rango de frecuencia de 40Hz ÷ 16000Hz, sin distorsiones no lineales notables y oscilaciones parásitas.
  4. Arranque del preamplificador. Consiste en comprobar la corrección de las tensiones en puntos característicos, comprobando el funcionamiento de los reguladores de tono, balance y ganancia. El ruido y el zumbido de la red se comprueban después de conectar el amplificador de potencia a una resistencia de carga de 7,5 Ω con amplificación completa.

Carcasas de altavoces

  El amplificador funciona con dos juegos de altavoces. Hay dos altavoces GD20 / 5F o GD31-21 / 5 y dos altavoces GDW6.5 / 1.5 en cada carcasa. La conexión de los altavoces al filtro de separación con una pendiente de 12dB / oct se realiza como en la Fig. 14. La frecuencia de corte del filtro es de aproximadamente 4000Hz. Inductancia de la bobina L = 0.4mH, capacitancia C = 4μF. En una carcasa sin núcleo, que se muestra en la Fig. 14, se enrollaron 125 vueltas de alambre DNE de Ø1,4 mm. El uso de un filtro separador permite procesar una alta potencia acústica sin una distorsión excesiva y con una mejor eficiencia media.


Fig. 14. Disposición de la conexión de los altavoces y dimensiones del cuerpo de la bobina en L.

  Los altavoces y filtros se colocan en una carcasa de dos cámaras con dimensiones: 750x350x230mm. El uso de este tipo de carcasa asegura la reproducción de una banda de frecuencia amplia utilizando altavoces de rango medio. La carcasa está hecha de aglomerado de 10 mm de espesor. Por fuera se cubre con una capa de "skay", y por dentro se reviste con una capa de lana mineral de 2 cm de espesor.

  Toda la estructura se realizó con mucho cuidado, encajando exactamente los elementos estructurales, atornillándolos en muchos lugares con tornillos para madera y vertiendo las juntas con resina epoxi Epidian 5. Los bordes y esquinas se reforzaron adicionalmente con alfileres y tiras. Los agujeros (túneles) están hechos de tubos redondos de baquelita con un diámetro de 70 mm y una longitud de 180 mm. La ubicación de los altavoces y las dimensiones más importantes de la carcasa se muestran en la Fig.15.


Fig. 15. Carcasa del altavoz.

  Los woofers se atornillan desde el interior de la carcasa con tornillos al metal, y los tweeters se colocan "poco profundos" para que no se forme un canal en la pared gruesa de la carcasa y también se fijan al metal con tornillos.

  Un examen completo del sistema de altavoces es difícil y solo es posible en un laboratorio electroacústico. Por lo tanto, debe limitarse a los siguientes intentos:

  • medición del módulo de impedancia de entrada del altavoz en toda la banda de frecuencia,
  • reproducir diferentes frecuencias en toda la banda de frecuencia (los llamados "silbidos"), captando así resonancias o "huecos" no deseados,
  • tocar música de buenos discos o de otra fuente, especialmente trabajos para grandes orquestas sinfónicas y grandes grupos de jazz.

  La carcasa de dos cámaras fue descrita en el libro de A. Witort "Elektroakustyka dla wszystkich".

Lista de componentes electrónicos para un canal de un amplificador estéreo

Resistencias

Todas las resistencias, a menos que se indique lo contrario, son del tipo MŁT 0.5W 5%.

R1, 21 - 0,5MΩ
R2, 5, 15, 18÷20, 35, 50 - 1MΩ
R3 - 56kΩ
R4, 26, 30 - 68kΩ
R6, 12, 22, 25 - 0,1MΩ
R7 - 0,15MΩ
R8, 9 - 0,56MΩ
R10 - 5,6MΩ
R11, 13 - 0,22MΩ
R14, 51 - 2,2kΩ
R16 - 33kΩ
R17 - 27kΩ
R23 - 1,2kΩ
R24 - 0,39MΩ
R27 - 6,8kΩ
R28 - 10kΩ
R29, 34, 44, 47 - 120Ω
R31 - 0,2MΩ 2%
R32, 42, 43, 48 - 1kΩ
R33 - 3,9kΩ 2%
R36 - 150kΩ 1W 2%
R37, 38 - 68kΩ 1W 2%
R39, 40 - 470kΩ 2%
R41 - 12kΩ 1W
R45, 46 - 220Ω 1W
R49 - 5Ω 2W (resistencia bobinada)
R52 - 470kΩ 1W

Condensadores

C1 - 150pF/100V
C2 - 560pF/100V
C3 - 220pF/100V
C4 - 2200pF/100V
C5, 7, 14 - 0,1μF/250W KSF
C6 - 25μF/12V
C8 - 8μF/350V
C9 - 4700pF/25V
C10 - 3300pF/25V
C11 - 6200pF/25V
C12 - 820pF/100V
C13 - 25μF/12V
C15 - 0,1μF/250V
C16 - 560pF/100V
C17 - 8200pF/25V
C18 - 2200pF/25V
C19 - 0,02μF/25V
C20, 21 - 5μF/350V
C23 - 0,1μF/250V
C24 - 0,022μF/250V KSF
C25 - 0,022μF/250V
C26 - 5μF/350V
C27, 28 - 50μF/25V
C29 - 430pF/500V
C30, 34 - 0,022μF/630V
C32, 33 - 100μF/450V
C34 - 0,1μF/100V

Potenciómetros

P1, 2, 3 - PA-102 - 500kΩ A 1W
P4 - PA-102 - 500kΩ C 1W
P5 - DG 101T - 27Ω 1W
P6 - DG 101T - 470Ω 1W

Tubos de electrones

L1, L2 - EF86
L3 - ECC83
L4, L5 - ECL86
L10 - EM84

Diodos semiconductores

D1, D2 - DK62

Otros elementos

B1 - fusible 1A
B2 - fusible 0,3A

Literatura

  • A. Witort: "Elektroakustyka dla wszystkich (Electroacústica para todas)" WKŁ Warszawa 1963
  • A. Witort: "Amatorskie wzmacniacze elektroakustyczne (Amplificadores electroacústicos aficionados)" WKŁ Warszawa 1968
  • M. Słaby, P. Kozłowski: "Przetworniki elektroakustyczne (Transductores electroacusticos)" WKŁ Warszawa 1969

Material puesto a disposición de los entusiastas del tubo de electrones: Grzegorz 'gsmok' Makarewicz