Uzupełnienie do opublikowanego opisu
Wzmacniacza Hi-Fi 20W z psofometryczną regulacją siły głosu
Autor: mgr inż. Stanisław Głowacki
Radioamator i Krótkofalowiec, Rok 16, Listopad 1966r., Nr 11
W związku z listownymi zapytaniami Czytelników co do szczegółów dotyczących wzmacniacza opisanego w numerze 12/1965 podaję uzupełniające informacje, mogące ułatwić skonstruowanie i lepsze zrozumienie zasady działania tego urządzenia.
Konstruując wzmacniacz mocy o uniwersalnym zastosowaniu należy dla dobrego odtwarzania w "szczytach" zapewnić dużą maksymalną moc oddawaną, mimo że moc ta będzie normalnie wykorzystywana tylko w małym procencie.
W opisywanym już układzie zastosowano w stopniu końcowym lampy 6L6 (6P3 - radzieckie), ponieważ pozwalają one uzyskać moc wyjściową rzędu 20W, a więc na ogół wystarczającą. Zastąpienie ich lampami EL36 (wariant ten najbardziej interesował Czytelników) pozwoliłoby otrzymać maksymalną moc rzędu 45W, lecz wymagałoby zmiany transformatorów wyjściowego i sieciowego. Z tego względu wariant ten wydaje się być dla celów amatorskich nieekonomiczny.
Zastąpienie lamp 6L6 lampami EL84 zmniejsza maksymalną moc wyjściową wzmacniacza do około 12÷15W i wymaga obniżenia napięcia anodowego do 300V.
Końcowy stopień wzmacniacza przewidziany jest do pracy w klasie AB. Właściwy dobór ujemnego napięcia siatkowego zapewnia regulowany potencjometr w obwodzie siatkowym lamp. Napięcie polaryzacji należy dobrać w zależności od użytych typów lamp według danych katalogowych.
Transformator wyjściowy należy dobrać w zależności od maksymalnej mocy wyjściowej. W wykonanym wzmacniaczu użyty został rdzeń o przekroju 12cm2. Do wzmacniaczy większej mocy należy użyć rdzenia o większym przekroju. Dla mocy 50W przekrój rdzenia powinien wynosić przynajmniej 16cm2. Uzwojenia transformatora można obliczyć z wystarczającą dokładnością z następujących wzorów:
gdzie:
- n1 - liczba zwojów uzwojenia pierwotnego,
- Ua - maksymalna amplituda napięcia między końcówkami transformatora (praktycznie 2 × napięcie zasilania),
- fd - żądana dolna częstotliwość graniczna przenoszenia (od 50 do 100Hz),
- S - przekrój rdzenia w cm2,
- Bm - maksymalna indukcja magnetyczna w rdzeniu (praktycznie nie więcej niż 5·103Gs.
Przekładnia transformatora:
gdzie:
- n2, n1 - liczba zwojów uzwojenia wtórnego i pierwotnego,
- Rg - oporność rzeczywista głośnika lub głośników przyłączonych do transformatora,
- Ra - oporność optymalna obciążenia lamp między anodami lamp. Wartość ta zależy od napięcia zasilającego i klasy pracy lamp. Podawana jest zwykle w katalogach lampowych.
Maksymalny prąd zmienny płynący przez uzwojenie wtórne (w amperach):
gdzie:
- P - maksymalna moc oddawana przez wzmacniacz w watach,
- Rg - oporność obciążenia transformatora. Oporność przyłączonych głośników.
Średnica drutu wtórnego uzwojenia (w mm):
Amplituda prądu zmiennego płynącego przez uzwojenie pierwotne:
gdzie:
- Ua - maksymalna amplituda napięcia między anodami lamp,
- Ra - optymalna oporność obciążenia lamp między anodami.
Średnica drutu pierwotnego uzwojenia (w mm):
gdzie:
- Iao - składowa stała prądu anodowego lampy (wartość ta zależy od typu użytych lamp i od wyboru punktu pracy).
Przekrój rdzenia transformatora wyjściowego (w cm2):
gdzie:
- P - maksymalna moc oddawana przez wzmacniacz w watach,
- fd - dolna częstotliwość graniczna w hercach.
Podane wyżej wzory mają charakter orientacyjny. Dla dokładnego obliczenia transformatorów należy sięgnąć do literatury fachowej (np. Rotkiewicz - "Technika odbioru radiowego" tom I).
Układ sprzężenia zwrotnego z transformatora wyjściowego na stopień lampowy poprzedzający stopień końcowy zawiera oprócz elementów R jeszcze kondensatory 0,1μF i 0,25μF. Służą one do akustycznej korekcji charakterystyki częstotliwościowej głośników. Kondensatory te w przypadku zastosowania dobrych głośników można pominąć.
Dławik włączony szeregowo z głośnikiem niskotonowym wykonany został w postaci 30 zwojów drutu ∅1,0mm nawiniętych na rdzeniu małego transformatora o przekroju rdzenia 2cm2 i ma na celu nie dopuszczenie wyższych częstotliwości akustycznych do głośnika niskotonowego. Dławik ten można oczywiście pominąć, jeżeli już sam głośnik nie odtwarza z dostateczną intensywnością wysokich tonów.
Wartość kondensatora szeregowego z głośnikiem wysokotonowym zależy od oporności tego głośnika. Waha się ona w granicach od 1 do 2μF.
W regulatorze barwy dźwięku użyte są potencjometry 1MΩ o charakterystyce liniowej, oznaczonej niekiedy literą A lub symbolem "lin".
Poziom tonów niskich poniżej 1000Hz regulowany jest potencjometrem zbocznikowanym pojemnościami 2,5nF i 25nF. Pominięcie pojemności 2,5nF wprowadza niewielkie zmiany charakterystyki częstotliwości regulatora.
Dla dalszego uproszczenia można zbocznikować potencjometr 1MΩ dla tonów niskich kondensatorem o pojemności 25nF jak na rysunku 1. W górnej pozycji ślizgacza tony niskie są uwypuklone, w dolnej zaś stłumione.
Rys. 1.
Regulator poziomu wysokich tonów działa na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. W położeniu ślizgacza potencjometru wysokotonowego "przy anodzie" przez kondensator 300pF ujemne sprzężenie zwrotne jest największe i wysokie tony są stłumione. W drugiej skrajnej pozycji ślizgacza wysokie tony są uwypuklone. W środkowych położeniach obu potencjometrów można uzyskać charakterystykę przenoszenia prawie płaską.
Krzywe poziomów napięć wyjściowych w funkcji częstotliwości całego regulatora dźwięków przedstawione są na rysunku 2. Poziomy napięć podano w dB w stosunku do napięcia generatora w układzie jak na rysunku 1. Krzywe 1 i 3 (rys. 2) odnoszą się do skrajnych pozycji potencjometrów, krzywa 2 - do środkowych pozycji ślizgaczy. Jak widać, w środkowej pozycji potencjometrów tłumienie wnoszone przez układ regulatora barwy jest dość znaczne i wynosi około 32dB. Dzięki jednak temu podstawowemu tłumieniu można uwypuklać niskie i wysokie tony o 15÷20dB.
Rys. 2.
Psofometryczną regulację wzmocnienia obrazuje wykres na rysunku 3. Krzywe przedstawiają charakterystyki przenoszenia pierwszego stopnia wzmacniacza w trzech różnych pozycjach regulatora siły głosu. Krzywa 1 odpowiada maksymalnemu wzmocnieniu, krzywa 2 - środkowemu położeniu potencjometru, zaś krzywa 3 - położeniu prawie na minimum wzmocnienia, przy czym przy zdejmowaniu charakterystyk tak regulowano poziom wyjściowy napięcia generatora akustycznego, aby przy 50Hz uzyskać to samo napięcie zmienne na anodzie lampy V1 (ECC85). Napięcia na rysunku 3 podane są w skali liniowej. Jak widać, maksymalna zmiana poziomu napięcia w funkcji częstotliwości wynosi około 3,7dB przy częstotliwości 1,5kHz*)
*) Wydaje się, że charakterystyka przy niskim poziomie głośności nie odpowiada dokładnie krzywej psofometrycznej. Autor nie podaje jakiemu tłumieniu charakterystyka ta odpowiada. Przy odpowiednim doborze elementów w gałęzi sprzężenia zwrotnego można prawdopodobnie charakterystykę tę właściwie ukształtować (przyp. red.).
Rys. 3.
Ze względu na dość szybkie starzenie się lampy ECC85 lepiej zastąpić ją lampą ECC88 lub E88CC bez dokonywania jakichkolwiek przeróbek we wzmacniaczu.
Wzmacniacz może być zasilany z prostego dwupołówkowego prostownika sieciowego, dostarczającego dobrze filtrowane napięcie około 250V, napięcie 300V o średniej filtracji i napięcie -50V do polaryzacji siatek lamp mocy. Stabilizator anodowy nie jest konieczny. W opisanym wzmacniaczu stabilizator elektroniczny użyty był dla zapewnienia dobrej stałości napięć zasilających, przy czym służył również do zasilania rozbudowanego odbiornika AM i FM.
Lampę 6L6 w stabilizatorze można zastąpić lampą EL36. Dopuszczalny prąd pobierany będzie wynosił wtedy około 200mA.
Stabiliwolt jarzeniowy SG2S jest elementem produkowanym w kraju i łatwo dostępny. Można go oczywiście zastąpić innym stabiliwoltem, np. STR70/6, QS83/3, 85A2 i innymi o zbliżonych napięciach stabilizowanych. Należy wówczas skorygować wartość opornika szeregowego (na schemacie 5kΩ) tak, aby prąd płynący przez stabiliwolt nie przekraczał 3/4 dopuszczalnej wartości katalogowej.
Udostępnił Grzegorz Makarewicz 'gsmok'