Схема. Схема лампового усилителя звуковой частоты — Profundo

Даже самые простые усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ) должны обеспечивать естественность звучания. Полноценное воспроизведение низких частот особенно необходимо потому, что уже при средней громкости чувствительность слуха к низким частотам существенно снижается относительно средних частот.

Особенностью частотной характеристики трансформаторного усилителя является уменьшение коэффициента усиления на самых низких частотах, что объясняется снижением индуктивного сопротивления первичной обмотки трансформатора [1]. Частотные и фазовые искажения могут быть, помимо других причин, следствием применения переходных конденсаторов, так как их реактивное сопротивление частотно зависимо, и наиболее ощутимо это проявляется на низких частотах.

Большинство ламповых однотактных УМЗЧ по разным причинам имеют спад АЧХ в области низких частот, начинающийся с 60…80 Гц. Предлагаемый УМЗЧ имеет более ровную АЧХ при качественном усилении сигнала даже на небольшой мощности. Этот УМЗЧ работает по принципу усилителя постоянного тока за исключением выходного трансформатора. Отличие от, например, схемы лампового усилителя Губина [2] заключается в необычном способе подключения нагрузки и применении обратной связи с выхода УМЗЧ на экранную сетку первого пентода. Как следствие, субъективными особенностями воспроизводимого звука являются «басовитость» и «прозрачность».

Описываемый в статье усилитель имеет выходную мощность около 3 Вт при сопротивлении динамической головки 4 Ом (допускается использовать нагрузку до 12 Ом), чувствительность около 300 мВ. Рабочий диапазон частот — 30 Гц…20 кГц. Выходной каскад УМЗЧ работает в режиме класса А.

На рис. 1 приведена схема лампового усилителя. В двухкаскадном усилителе между нагрузкой и катодом лампы VL2 образована петля отрицательной обратной связи (ООС), которая выравнивает АЧХ усилителя, отслеживая изменения импеданса громкоговорителя в рабочей полосе, и уменьшает нелинейные искажения. Известно, что применение общей ООС требует многостороннего учёта особенностей проектирования усилителей [3]. При этом относительно простые УМЗЧ без общей ООС отличаются зачастую более естественным звучанием [4].

Здесь цепь L2C3 (L2 — индуктивность вторичной обмотки выходного трансформатора Т1) можно рассматривать как колебательный контур, выполняющий корректирующую функцию в области низких частот, шунтируя катодный резистор R6 местной ООС. Предположим, что СЗ = 220 мкФ, L2 = 0,1 Гн, тогда резонансная частота контура fрез = 1/(2nVL2-C3) ≈ 30 Гц. Для предотвращения перегрузки динамической головки на низких частотах использован дополнительный резистор R7, задающий добротность контура Q = fpeз/∆f, где ∆f — ширина полосы контура по уровню -3 дБ. АЧХ этого усилителя (рис. 2, сплошная кривая) ближе к линейной, особенно на участке НЧ, чем АЧХ усилителя без обратных связей (штриховая кривая).

Кроме того, в схеме лампового усилителя имеется ПОС через резистор, включённый между катодами ламп VL1 и VL2. Делитель из резисторов R3, R4 задаёт глубину этой связи и позволяет отказаться от оксидного конденсатора в цепи катода VL1. Вместе с тем ООС на экранную сетку VL1 стабилизирует напряжение на аноде лампы, уменьшая зависимость режима от изменений питающего напряжения.

Резистор R5 и конденсатор С1 — развязывающий фильтр по питанию. Конденсаторы С2 и С4 предотвращают самовозбуждение на высоких частотах. Резистор R2 задаёт коэффициент усиления первой лампы и напряжение на управляющей сетке выходной лампы VL2. Режим работы выходного каскада стабилизирован катодным резистором автосмещения R6 и конденсатором СЗ. Подбором анодного резистора R2 задают напряжение на аноде VL2, которое обычно измеряют высокоомным вольтметром, доступным не каждому радиолюбителю. В этом усилителе допустимо настраивать режим ламп УМЗЧ по напряжению +50 В на катоде VL2.

Начинающему радиолюбителю можно порекомендовать собрать схему лампового усилителя сначала на монтажной плате, соблюдая меры предосторожности. На лампы VL1 стереоусилителя желательно надеть экранирующие колпачки. После сборки усилителя следует убедиться в правильности подключения вторичной обмотки трансформатора Т1. В случае возбуждения усилителя (резкий свист) необходимо поменять местами её концы.

Настройку усилителя производят с измерительными приборами, как минимум с мультиметром, а лучше и с осциллографом. С помощью подстроечного резистора R3 на катоде VL2 устанавливают напряжение +50 В. При наличии осциллографа включают вместо громкоговорителя эквивалентное сопротивление, соответствующее данному типу трансформатора, например, для трансформатора ТВЗ-1-9 — резистор 4 Ом мощностью 5 Вт. На вход усилителя подают синусоидальный сигнал 1 кГц. Увеличивая уровень входного сигнала переменным резистором R1, подстройкой резистором R3 добиваются равномерного ограничения синусоиды сверху и снизу (на слух — по минимуму искажений) При необходимости можно изменять коэффициент усиления и подбором номинала резистора R4 (примерно от 10 до 51 кОм), не нарушая равномерности АЧХ и формы синусоиды. Значения подобранных сопротивлений резисторов R3 в правом и левом каналах могут отличаться друг от друга из-за разброса реальных параметров радиоэлементов.

Если звучание АС с УМ безупречное, без низкочастотного «бубнения», то вместо резистора R7 допустимо поставить перемычку; в противном случае его номинал выбирают в интервале 20…300 Ом. Например, для АС с динамической головкой 4А-28 (12 Ом) сопротивление R7 = 0. На этом настройка усилителя закончена.
Блок питания можно взять от устаревшей ламповой аппаратуры или собрать самостоятельно по схеме на рис. 3, учитывая, что мощность сетевого трансформатора должна быть 60…90 Вт. Для увеличения срока службы ламп предусмотрено включение сначала накала (выключатель SA1), а затем через 20…30 с — анодного питания устройства (выключатель SA2). Вместо диодов Д226 можно применить диодный мост с номинальным напряжением не менее 400 В. Желательно поставить параллельно конденсатору С2 блока питания резистор сопротивлением 220 кОм (2 Вт) для разрядки конденсаторов С2 и СЗ после выключения питания.

В качестве выходных можно использовать трансформаторы из бытовой ламповой аппаратуры, например, ТВ-2А, ТВЗ-1-9, ТВЗ-1-1 (на сопротивление нагрузки 8 Ом). В крайнем случае подойдёт и трансформатор ТВК-110 ЛМ (для кадровой развёртки телевизора). Подробные рекомендации по сборке подобных усилителей можно найти в статье [5].
Вместе с таким УМЗЧ рекомендуем использовать АС с открытым корпусом и динамическими головками высокой чувствительности.

ЛИТЕРАТУРА
1 Адаменко М. В. Секреты ламповых усилителей низкой частоты. — М.: NT Press, 2007, с. 172
2. Трёхламповый усилитель Губина. —    www.wormsart.alfaspace.net/amp/power/gubin/Gubin.htm    .
3. Агеев С. Вопросы проектирования усилителей с общей ООС. — Радио, 2003, № 4, с. 16—19.
4. Орлов А. УМЗЧ с симметричным входом без общей ООС. — Радио, 2002, № 4. с. 12—14.
5. Комаров С. Двухтактный оконечный усилитель на 6Н23П и 6П43П. — Радио, 2008, № 8, с. 49, 50; № 9, с. 45—47.

С. АХМАТОВ, Д. САННИКОВ, г. Ульяновск
«Радио» №5 2012г.