УСИЛИТЕЛЬ С ПРЯМОЙ СВЯЗЬЮ

[grat]

УСИЛИТЕЛЬ С ПРЯМОЙ СВЯЗЬЮ

 

Полные конструктивные подробности для высококачественного 18-ваттного усилителя мощности с отличной частотной характеристикой и низкими переходными искажениями

Автор: ХЕРБЕРТ И. КЕРОЕС

МНОГО ЛЕТ НАЗАД, еще до эпохи hi-fi, был построен аудиоусилитель мощности, который звучал лучше, чем любой другой существовавший в то время. Этот аппарат был назван усилителем Лофтина-Уайта (Loftin-White) в честь его разработчиков и обладал множеством хитроумных функций. В нем использовалась прямая связь и метод стабилизации смещения, который, вероятно, стал первым применением отрицательной обратной связи в аудиоусилителе. В целом, он обладал заметно лучшим звуком — ощутимо сниженными искажениями и более качественной отдачей по басам.

Современная теория усилителей с обратной связью дает готовое объяснение улучшению, достигнутому благодаря схеме Лофтина-Уайта. Прямая связь уменьшила затухание на низких частотах и фазовый сдвиг, а также улучшила стабильность усилителя в том, что касалось низкочастотных переходных процессов. Сегодня мы знаем, что усилитель, лишенный низкочастотной стабильности, звучит слабо и ничтожно по сравнению с тем, который более стабилен, но менее мощен.

Перед вами современная версия усилителя Лофтина-Уайта, которая свободна от искажений, исключительно стабильна и имеет отличную частотную характеристику. (См. кривые выходной мощности и частотной характеристики на странице 50.) С двухтактным ультралинейным выходным каскадом и обратной связью по напряжению в 20 дБ получившийся усилитель номинально рассчитан на 18 Вт, но на практике превзойдет многие усилители значительно большей мощности.

Печатная плата по выбору. Сборка усилителя чрезвычайно проста, если вы будете следовать наглядным и принципиальным схемам. При желании вы можете приобрести готовую и протестированную печатную плату, которая содержит всю схемную проводку и компоненты, за исключением источника питания, ламп и выходного трансформатора. Плату (модель Acrosound Model 20) можно заказать через Allied Radio (100 N. Western Ave., Chicago 80, Ill.), Lafayette Radio (165-08 Liberty Ave., Jamaica 33, N. Y.) или Radio Shack Corp. (730 Commonwealth Ave., Boston 17, Mass.).

Как звуковой выходной трансформатор, так и силовой трансформатор, используемые в усилителе, также можно приобрести у вышеупомянутых поставщиков. При заказе спрашивайте звуковой выходной трансформатор Acrosound TO-370 (T1 на схеме) и силовой трансформатор Acrosound TP535 (T2).

Если вы собираете усилитель с нуля без помощи печатной платы, вам будет полезно предварительно просверлить шасси размером 2" x 11" x 7" (прим. пер.: ~5 x 28 x 18 см), руководствуясь наглядной схемой на странице 47. Как только шасси просверлено, усилитель собирается в два этапа: сначала монтируется и тестируется источник питания, затем монтируются аудиокаскады.

Монтаж источника питания. Начните с установки всех компонентов, показанных на наглядной схеме выше, и подключите источник питания и выходной трансформатор, тщательно следуя указанной разводке. Обратите внимание, что источник питания заземлен только в точке B, а фильтрующие конденсаторы C7 и C8 установлены на шасси с использованием изолирующих монтажных фланцев. Также важно использовать изолирующую фибровую втулку на корпусе конденсатора C8, поскольку оба вывода C8 находятся под напряжением («горячие») относительно земли. И обязательно соблюдайте правильную полярность кремниевых диодов D1 и D2.

Хотя на шасси установлено октальное вспомогательное гнездо, его не нужно подключать, если только вы не хотите питать вспомогательное оборудование, такое как предусилитель. Если вы хотите это сделать, подключите точку A к контакту 3 октального гнезда, а точку B — к контакту 8; это выводы B+ (390 вольт) и заземления соответственно. Вам также следует подключить контакты 4 и 5 ламповой панели V2 к контактам 2 и 7 октального гнезда для подачи тока накала 6,3 вольта на ваши аксессуары. Не заземляйте ни один из проводов накала на вспомогательном гнезде, так как силовой трансформатор имеет заземленную среднюю точку на обмотке 6,3 вольта.

Когда источник питания смонтирован, проверьте сопротивление между точками A и B с помощью мультиметра (VOM); вы должны обнаружить, что оно составляет значительно более 1 МОм после того, как прибор будет подключен в течение нескольких мгновений. Если вы получите низкие показания, поменяйте местами щупы прибора. Если оба показания окажутся низкими, вероятно, у вас неисправен фильтрующий конденсатор (C7) или допущена ошибка в монтаже; перепроверьте проводку по наглядной и принципиальной схемам.

Как только источник питания проверен мультиметром, вы можете провести его проверку под нагрузкой. Подключите резистор сопротивлением 5000 Ом и мощностью 50 Вт между точкой A и точкой B. Включите уже смонтированную цепь и проверьте наличие 390 вольт постоянного тока между точками A и B. Если необходимое напряжение присутствует, источник питания работает под нагрузкой, приближенной к реальным условиям эксплуатации.

Монтаж аудиокаскадов. После того как источник питания смонтирован и протестирован, приступайте к монтажу аудиосхемы, следуя инструкциям наглядной схемы на странице 49. Пунктирные линии на этой схеме указывают на цепи источника питания.

Обратите внимание, что многие резисторы, используемые в аудиокаскадах, имеют допуск 1%, как указано в списке деталей. И убедитесь, что пятиконтактная клеммная колодка, к которой подключено большинство резисторов, имеет заземленный центральный вывод. Единственные другие соединения заземления с шасси находятся на лепестке под одним из крепежных винтов дросселя L1 и на гнезде аудиовхода J1 (точка B).

После завершения всего монтажа вставьте лампы и, не включая усилитель в сеть, проверьте сопротивление мультиметром между точками A и B. Любое показание менее 1 МОм после зарядки конденсаторов требует проверки монтажа и тестирования отдельных компонентов.

После завершения всех испытаний подключите источник сигнала с выходом около 1 вольт к гнезду J1 и подсоедините соответствующий динамик к выходным клеммам TS1. Отличные рабочие характеристики усилителя должны стать сразу очевидны.

ПРИНЦИП РАБОТЫ
Входной каскад V1 используется как комбинация усилителя напряжения и фазоинвертора. Эта лампа работает в режиме «микротоков анода» для достижения максимального усиления; этот режим создается анодными резисторами номиналом 1 МОм (R9 и R10). Для получения наилучшей линейности и максимального раскачивающего напряжения накал лампы также «недопитывается» с помощью гасящего резистора R15.

Между V1 и двухтактными выходными лампами V2 и V3 используется прямая связь. Ток катода каждой выходной лампы протекает через отдельный резистор (R3 и R4 соответственно), который связан с соответствующей сеткой V1.

Обратная связь по току через R3 и R4 решает несколько задач. Во-первых, она стабилизирует катодный ток каждой выходной лампы в статическом режиме работы. Во-вторых, ток катода также стабилизируется в динамическом режиме работы до такой степени, что каскад работает почти полностью в классе А, что обеспечивает минимальные искажения. Наконец, стабилизированная прямая связь позволяет получить усилитель, имеющий только один основной источник низкочастотного фазового сдвига — выходной трансформатор T1; это обеспечивает идеальную низкочастотную стабильность.

В дополнение к обратной связи по току, предусмотрена обратная связь по напряжению глубиной 20 дБ с помощью цепочки из конденсатора и резистора C6-R13. Цепь обратной связи по напряжению включена между вторичной обмоткой T1 и катодом V1a.

Характеристика трансформатора T1 падает всего на 1 дБ на частотах 5 Гц и 60 кГц. Первичные полуобмотки T1 тесно связаны для работы на высоких частотах без искажений. Ультралинейные отводы экранирующей сетки выполнены в оптимальном соотношении для используемых выходных ламп.

Pop-1961-03.pdf

[Rezvoy]

Так зарождались сверхлинейщики!

[CHEL_EV]

Александр (grat) 

Вы довольно часто стали выкладывать разные схемы. Спасибо. Познавательно. 

Но всё же, будет полезно, к PDF файлу прикладывать в тему хотя бы схему и парт лист в jpg, чтобы было примерно понятно с чем мы будем иметь дело.. 

[Normann]

Только сейчас обратил внимание на приятный аспект начертания схемы - разрыв пересекающихся проводников без контакта, для наглядности. Не по нашим правилам, но очень удобно для рассматривания. Приму на вооружение ))).

[BAA]

1 hour ago, Normann said:

аспект начертания схемы - разрыв пересекающихся проводников без контакта, для наглядности

Рекомендуемая практика - отсутствие Х образных соединений, то есть 4-х проводников в одной точке. Отчего получается, что пересечение - нет контакта, Т-образное - есть контакт. 

[Normann]

9 минут назад, BAA сказал:

...отсутствие Х образных соединений...

Да, так и стараемся обычно делать, без лишних пересечений проводников.

Х с точкой тоже использую, например в двуполярном  БП пара конденсаторов на землю в одной точке. Разделять их на Т не очень красиво получится. )

[Константин]

11 часов назад, grat сказал:

 Эта лампа работает в режиме «микротоков анода» для достижения максимального усиления; этот режим создается анодными резисторами номиналом 1 МОм (R9 и R10). Для получения наилучшей линейности и максимального раскачивающего напряжения накал лампы также «недопитывается» с помощью гасящего резистора R15.

Встречал подобные решения, но так и не могу понять в чем здесь фишка? 

[Stan Marsh]

Фишка в огромном усилении, которое позволяет ввести глубокую ООС. Хотя, это касается только пентодов. Как здесь, например:

 

С триодами выше мю не прыгнуть. Ну и линейность при большом Ra под вопросом: с микротоками-то.