Комплект для высококачественного воспроизведения стереозвука 2x10 Вт


Комплект для высококачественного воспроизведения стереозвука 2x10 Вт
Michał Gołębiowski, Radioamator i Krótkofalowiec 1970/05
(Описание относится к модели, заказанной редакцией и практически протестированной дизайнером)

  Несмотря на стремительный прогресс транзисторной техники, электроакустические устройства, оснащенные электронными лампами, все еще довольно часто производятся радиолюбителями. Такое положение дел оправдано все еще высокой стоимостью полупроводниковых элементов и тем фактом, что ввод в эксплуатацию транзисторных систем, как правило, более сложен и хлопотнее, чем их ламповые аналоги, и требует хорошего знания проблемы и большого практического опыта.

  Это описание предназначено для радиолюбителей среднего уровня, которые уже имеют некоторые достижения в создании электроакустических устройств и хотели бы получить более качественный комплект воспроизведения по относительно низкой цене.

Технические данные стереоусилителя

  • Максимальная выходная мощность с нелинейными искажениями в диапазоне 40 Гц ÷ 16000 Гц и Robc = 7,5 Ом менее 1% (синусоидальный сигнал): 2x10 Вт.
  • Частотные характеристики с неравномерностью на концах диапазона 1,5 дБ: 30 Гц ÷ 20000 Гц.
  • Регулировка тона звука относительно частоты 100 Гц:
    для 60 Гц: +6 дБ ÷ -12 дБ
    для 60 Гц: +6 дБ ÷ -15 дБ
  • Затухание перекрестных помех между каналами в диапазоне 30 ÷ 16000 Гц: ≥ 40 дБ.
  • Контроль стереобаланса: ± 6 дБ.
  • Входное сопротивление:
      вход «магнитный адаптер» - 100кОм
      вход «кварцевый адаптер» - 100кОм
      «микрофонный» вход - 80кОм
      вход «радио» - 1 МОм
      «дополнительный» вход - 0,5 МОм.
  • Входное напряжение для максимальной выходной мощности при f = 1000 Гц и Robc = 7,5 Ом:
      вход «магнитный адаптер» - 5мВ
      вход «кристаллический адаптер» - 70мВ
      «микрофонный» вход - около 4мВ
      вход «радио» - 330мВ
      «дополнительный» вход - 150мВ.
  • Отношение сигнал / шум при максимальной выходной мощности: ≥50 дБ.
  • Скачок выходного напряжения при отключении нагрузки: ≤1 дБ.
  • Питание от сети: 220 В, 50 Гц, максимальная потребляемая мощность 55 Вт.
  • Остальные параметры представлены в виде соответствующих характеристик на рисунках 5, 6, 7, 8 и 9.

Принцип работы стереоусилителя

  Схему усилителя можно разделить на две части.:

  1. входные каскады, формирующие частотную характеристику и позволяющие получить соответствующее входное сопротивление и усиление напряжения,
  2. оконечный усилитель (усилитель мощности).

  Принципиальная схема предусилителя представлена ​​на рис. 1. Между пунктирными линиями показан только один канал: для получения полной схемы эту часть чертежа следует повторить.


Рис. 1. Принципиальная схема предусилителя (показан канал «А»).

  Усилитель имеет 5 входов: дополнительный вход, вход для радио, микрофона, магнитного звукоснимателя и кварцевого датчика. Переключение входов, а также цепей обратной связи осуществляется 4-х секционным 5-позиционным переключателем Pk1 - A и B.

  Каждый канал предусилителя имеет два каскада усиления по напряжению с пентодами EF86 с низким эффектом микрофона. Элементы коррекции частотных характеристик расположены в первой ступени и включены между анодом и решеткой лампы. Из-за сильной обратной связи сопротивление цепи сетки управления лампой низкое, что значительно снижает напряжения помех. Резисторы R1 ÷ R5, подключенные последовательно с соответствующими входами, настраиваются на данный тип преобразователя. Номиналы этих элементов подобраны с учетом адаптации усилителя для работы с широким спектром электроакустических преобразователей.

  Второй каскад усиления рассчитан на максимальное усиление. Выходное напряжение после системы регулировки тембра равно примерно 200 мВ. В системе регулировки тембра используются связанные линейные потенциометры P2 A и B, а также P2 A и B. Благодаря их характеристикам линейные изменения частотных характеристик получаются в зависимости от вращения потенциометра..

  Управление балансом (стереобалансом) осуществляется линейными потенциометрами P1 A и B, что позволяет выравнивать усиление обоих каналов без изменения общей выходной мощности обоих каналов.

  Регулировка усиления осуществляется двойным логарифмическим потенциометром P4 A и B.

  Усилитель также оснащен двумя фильтрами, формирующими частотную характеристику: «шум» и «пульсация», переключаемые переключателями Pk2 A и B. Путем изменения значения RLC-элементов формирующих элементов, включенных в эти фильтры, форма характеристики могут быть изменены (рис.5).

  Переключатель Pk3 A и B позволяет работать с обоими каналами в стереосистеме, а также менять каналы местами или объединять их параллельно для монофонического приема.

  Нелинейные искажения, создаваемые предусилителем в нормальных условиях эксплуатации, не превышают 0,15%. Соответствующие частотные характеристики показаны на рис.6.

  Выходной каскад усилителя (рис. 2) представляет собой двухтактный усилитель класса AB, в котором пентодные системы ламп ECL86 работают по сверхлинейной системе.


Рис. 2. Принципиальная схема оконечного усилителя (показан канал «А»).

Питание экранирующих сеток выходных ламп от выводов выходного трансформатора вызывает отрицательную обратную связь. Это уменьшает нелинейные искажения и снижает внутреннее сопротивление усилителя.

  Лампа ECC83, общая для обоих каналов, работает как усилитель напряжения, а триодные части ламп ECL86 образуют фазоинвертор. Связь между входным каскадом и фазоинвертором напрямую снижает ошибки фазового сдвига на самых низких частотах и, таким образом, увеличивает стабильность усилителя.

  Весь оконечный усилитель покрыт сильной петлей отрицательной обратной связи от выхода трансформатора до катода лампы ECC83. Эта связь снижает нелинейные искажения примерно до 1% и устанавливает выходное сопротивление усилителя примерно на 0,2 Ом.

  При сборке усилителя особое внимание необходимо уделить правильному исполнению выходных трансформаторов. Из-за эффекта отрицательной обратной связи они должны передавать частоты примерно до 100 кГц и, следовательно, иметь низкую индуктивность рассеяния. Способ изготовления трансформатора показан на рис.3.


Рис. 3. Выходной трансформатор. Обмотки были намотаны проводом ДНЭ.
а - схема намотки, б - способ намотки

    Индивидуальное расположение секций, их начало и конец должно быть симметричным, а количество витков аналогичных секций, особенно вторичной обмотки, должно быть строго одинаковым. Чтобы выполнить это условие, трансформатор должен быть обработан очень тщательно, а обмотка должна быть сделана с обратной стороны каркаса - как показано на рис. 3. Лучше, чтобы секции имели четное количество слоев, тогда выводы расположен у внешней стенки каркаса. Если ни в коем случае не удается получить полные слои, то последний неполный слой проходит по всей длине обмотки, или лучше решить пропорционально изменить количество витков, выбрать другой диаметр провода. или используя другой сердечник трансформатора.

  Выходной трансформатор лучше всего наматывать на сердечнике сечением 9-12 см2 (например, от сетевого трансформатора приемника «Татры»). Отдельные слои следует изолировать конденсаторной салфеткой, а участки - двойным слоем клеенки.

  Чувствительность оконечного усилителя без обратной связи составляет около 8мВ, а после замыкания контура обратной связи - 200мВ.

  Блок питания (рис. 4) работает по схеме обычного однополупериодного выпрямителя и обеспечивает средний ток 150 мА при выпрямленном напряжении 265 В. Обмотка накала должна выдерживать нагрузку до 4А. Обмотка накала закорочена потенциометром P6 (устранение гула сети).


Рис. 4. Схема блока питания.

  Сетевой трансформатор был намотан на сердечник от приемника «Симфония». Также можно использовать другой сердечник с поперечным сечением центральной колонны не менее 12 см2. Дроссель можно сделать с помощью громкоговорителя-трансформатора от приемника «Столица» или аналогичного сечением около 4 см2. Намотайте обмотку массивно проволокой DNE Ø0,45 мм до заполнения корпуса. Для увеличения запаса прочности вместо отдельных диодов DK62 можно использовать два последовательно соединенных диода DK61, зашунтированных резисторами примерно 1 МОм / 0,5 Вт.


Рис. 5. Характеристики формирующих элементов
а - фильтр пульсаций, б - фильтр шумов


Рис. 6. Зависимость входного напряжения от частоты
1 - вход «радио», 2 - вход «магнитный адаптер»


Рис. 7. Характеристики нелинейных искажений усилителя в зависимости от выходной мощности
(процент гармоник)

Рис. 8. Характеристики нелинейных искажений усилителя в зависимости от частоты (Примечание: Robc = 7,5 Ом)

Рис. 9. Характеристики регулировки тембра

 Конструкция усилителя

  Усилитель с блоком питания размещен в деревянном корпусе размером 640х210х350 мм (приемник «Аркона»). На лицевую панель добавлены элементы управления: переключатель Pk1 A и B (переключатель от ТВ-приемника «Опал»), переключатели Pk2 A и B, Pk3 A и B (переключатель с ТВ-приемника «Лазурит»), тон , регуляторы баланса и усиления, а также выходы на громкоговорители обоих каналов и контрольную лампу сетевого напряжения. На задней стенке расположены входные розетки, клемма заземления и предохранители блока питания.

  Устройство было собрано в трех узлах, а именно:

  • предусилитель,
  • усилитель мощности,
  • АС адаптер.

  Общий вид усилителя и его узлов показан на рисунках 10, 11 и 12. Показанный на рисунке индикатор настройки предназначен для сигнализации работы FM-декодера, который может быть установлен как дополнение к описанному. усилитель, или он может работать как индикатор стереосигнала в схеме, как на рис.13.


Рис. 10. Общий вид усилителя.


Рис. 11. Внутри усилителя - вид снизу.


Рис. 12. Внутри усилителя - вид сзади.


Рис. 13. Индикатор стереосигнала.

  Индикатор работает таким образом, что если один и тот же сигнал поступает из обоих каналов A и B, освещенная часть экрана индикатора не меняет своей поверхности, в противном случае освещенная поверхность изменяется.

  Во избежание влияния мешающих сигналов предусилитель был закрыт в отдельную коробку из алюминиевого листа, где также размещался первый каскад оконечного усиления усилителя (лампа ECC83). Корпус предусилителя крепится к передней панели устройства.

  Низкий уровень шума и гула сети был достигнут за счет тщательной и продуманной сборки, то есть путем подключения отдельных элементов к общей шине заземления, подключенной к шасси рядом с источником питания, а также использования максимально коротких соединений. Из-за широкой частотной характеристики использование экранированных кабелей должно быть ограничено до необходимого минимума.

  Усилитель мощности и блок питания монтируются непосредственно на шасси. Сетевой трансформатор имеет магнитную защиту и расположен так, чтобы его поле рассеяния как можно меньше влияло на первую ступень предусилителя.

Процесс запуска усилителя

  При запуске устройства выполните следующие действия:

  1. Проверить правильность сборки всего усилителя.
  2. Включите источник питания, т.е. проверьте правильность напряжения при номинальной нагрузке (+ 265 В, 150 мА и 6,3 В переменного тока, 4 А).
  3. Пусконаладка усилителя мощности. Операция следующая: выходы трансформатора громкоговорителя должны быть замкнуты нагрузочным резистором 7,5 Ом, а управление предусилителем отключено. Если усилитель будет колебаться на сверхзвуковой частоте, элементы C22 и C29 должны быть выбраны соответственно. Если колебания происходят на субакустической частоте, емкости C21, C26 в фильтрах развязки должны быть увеличены. Отключение согласующего резистора не должно вызывать перенапряжения в выходном трансформаторе. Однако, если это явление происходит, значение демпфирующего резистора R48 следует уменьшить. Затем определяется симметрия анодных токов пентодных частей ламп ECL86 настройкой потенциометра Р5 соответственно.. 
    Резисторы R37 и R38 должны быть очень стабильными с допуском 5%. Значения этих резисторов следует измерить перед сборкой, и более крупный резистор следует заменить на R38. Наилучшие условия работы достигаются, когда разница между результирующими сопротивлениями анодов триодов ECL86 составляет 3%. Следовательно, также следует правильно подобрать резисторы R39 и R40.
    Правильно работающий усилитель мощности должен выдавать мощность не менее 10 Вт на нагрузку 7,5 Ом с управляемым синусоидальным сигналом 200 мВ в диапазоне частот от 40 Гц до 16000 Гц без заметных нелинейных искажений и паразитных колебаний.
  4. Запуск предусилителя. Он заключается в проверке правильности напряжений в характерных точках, проверке работы регуляторов тембра, баланса и усиления. Шум и гул от сети проверяются после подключения оконечного усилителя к нагрузочному резистору 7,5 Ом при полном усилении.

Комплекты громкоговорителей

  Усилитель работает с двумя наборами динамиков. В каждом корпусе есть два динамика GD20 / 5F или GD31-21 / 5 и два динамика GDW6.5 / 1.5. Подключение громкоговорителей с разделительным фильтром с крутизной крутизны 12 дБ / октава выполняется, как показано на рис. 14. Частота среза фильтра составляет около 4000 Гц. Индуктивность катушки L = 0,4 мГн, емкость C = 4 мкФ. На каркас без сердечника, показанный на рис. 14, было намотано 125 витков кабеля DNE Ø1,4 мм. Использование разделительного фильтра позволяет обрабатывать высокую акустическую мощность без чрезмерных искажений и с лучшей средней эффективностью.


Рис. 14. Система подключения динамика и размеры корпуса L-катушки.

  Динамики и фильтры размещены в двухкамерном корпусе размером 750x350x230 мм. Использование этого типа корпуса обеспечивает воспроизведение широкой полосы частот с помощью среднечастотных громкоговорителей. Корпус изготовлен из ДСП толщиной 10мм. Снаружи он покрыт слоем «скай», а изнутри выложен слоем минеральной ваты толщиной 2 см.

  Вся конструкция была сделана очень аккуратно, точно подогнали элементы конструкции, прикрутили их во многих местах шурупами по дереву и залили стыки эпоксидной смолой Epidian 5. Края и углы дополнительно укрепили шпильками и планками. Отверстия (туннели) выполнены из круглых бакелитовых труб диаметром 70 мм и длиной 180 мм. Расположение динамиков и наиболее важные размеры корпуса показаны на рис.15.


Рис. 15. Корпус динамика.

  Низкочастотные динамики прикручены с внутренней стороны корпуса винтами к металлу, а высокочастотные динамики размещены «неглубоко», чтобы канал не образовывался в толстой стенке корпуса, а также прикреплены к металлу.

  Тщательное обследование акустической системы затруднено и возможно только в электроакустической лаборатории. Поэтому вам придется ограничиться следующими попытками:

  • измерение модуля входного импеданса громкоговорителя во всей полосе частот,
  • воспроизведение разных частот во всем диапазоне частот (так называемый «свист»), таким образом улавливая нежелательные резонансы или «дыры»,
  • воспроизведение музыки с хороших записей или других источников, особенно для большого симфонического оркестра и больших джазовых групп.

  Двухкамерный корпус описан в книге А. Виторта «Электроакустика для всего».

Список позиций для одного канала стереосистемы

Резисторы

Все резисторы, если не указано иное, относятся к типу MŁT 0,5 Вт 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 (проволочный резистор)
R52 - 470kΩ 1W

Конденсаторы

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

Потенциометры

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

Электронные лампы

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

Полупроводниковые диоды

D1, D2 - DK62

Прочие компоненты

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

Литература

  • A. Witort: "Elektroakustyka dla wszystkich" WKŁ Warszawa 1963
  • A. Witort: "Amatorskie wzmacniacze elektroakustyczne" WKŁ Warszawa 1968
  • M. Słaby, P. Kozłowski: Przetworniki elektroakustyczne" WKŁ Warszawa 1969

Материал, доступный для радости энтузиастов электронных ламп: Grzegorz 'gsmok' Makarewicz