ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ НЧ МОЩНОСТЬЮ 50 Вт

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Е. Фомишин

Усилитель предназначен для использования в соста­ве ансамбля электромузыкальных инструментов. В нем три усилительных канала и по каждому предусмотрена раздельная регулировка усиления и коррекция частотной характеристики. Источниками сигналов могут быть струнные и клавишные электромузыкальные инструмен­ты, микрофоны, звукосниматель, магнитофон и т. д. Пре­дусмотрена возможность пропускания сигналов любого из них через ревербератор.

Диапазон пропускаемых усилителем частот составляет 40…18 000 Гц, выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 50 Вт, коэффициент нелинейных искажений не превышает 1%. Чувствительность усилителя с микрофонного входа рав« на 0,01 мВ, при подключении электрогитары чувствитель­ность снижается до 0,05 мВ, для электрооргана используется вход с чувствительностью 200 мВ, а для подключения ревер­бератора — вход с чувствительностью 50 мВ. Усилитель пи­тается от сети переменного тока напряжением 220 В и по­требляет мощность в режиме максимальной громкости до 120 Вт.

clip_image002

Рис. 1. Функциональная схема усилителя НЧ

Функциональная схема усилителя приведена на рис. 1. Сигналы от трех различных источников подают­ся через разъемы XIХЗ на микрофонные усилители У1 УЗ: Выходы их подключены одновременно к двум микшерам У4 и У5. С микшера У4 общий сигнал подает­ся на предварительный усилитель У6, а с выхода его — на усилитель мощности У7. Нагрузкой усилителя являются параллельно включенные, громкоговорители В1 и В2.

Для подключения ревербератора используется мик­шер У5, собранный по такой же схеме, что и У4. Сигнал с микшера подается через разъем Х5 на вход ревербера­тора, а выходной сигнал ревербератора поступает на предварительный усилитель У6 через разъем Х6.

Разъем Х4 рассчитан на подключение электронного органа, но может быть использован и для подачи сиг­нала от другого источника, например магнитофона. Пе­реключателем S выбирают нужный в данный момент сигнал и подают его на микшеры.

Питается усилитель от блока У8, который выдает два постоянных напряжения. Блок включается в сеть 220 В.

Знакомство с работой усилителя по принципиальным схемам начнем с микрофонных усилителей и микшеров (рис. 2). Усилители собраны по одинаковым схемам, по­этому достаточно рассмотреть работу одного из них — У1. Со входом усилителя соединен разъем XI, к кото­рому во время работы подключают микрофон.

Входной сигнал подается через конденсатор 1-С1 и. резистор 1-R1 на первый каскад, выполненный на тран­зисторе 1-V1 типа П416Б. Выбор этого транзистора обус­ловлен его малым уровнем собственных шумов. На та­ком же транзисторе собран и второй каскад. Между со­бой каскады соединены непосредственно, что позволило снизить фазовые и частотные искажения сигнала. Ста­билизация режима работы каскадов обеспечивается глу­бокой отрицательной обратной связью по постоянному и переменному токам, которой они охвачены. Конденса­тор 1-С2 повышает устойчивость работы усилителя, обе­спечивая «завал» частот выше 18 кГц.

С выхода второго каскада усиленный сигнал подается на эмиттерный повторитель на транзисторе 1-V3, а с его нагрузки (резистор 1-R8) — на регулятор тембра. Частотная характеристика в области низших частот кор­ректируется переменным резистором 1-R10, а в области высших частот — переменным резистором 1-R14. По­скольку регулятор тембра ослабляет сигнал, в усилитель введены дополнительные каскады на транзисторах 1-V5 (усилитель) и 1-V6 (эмиттерный повторитель), компен­сирующие это ослабление. С резистора 1-R23 выходной сигнал: подается через цепочку 1-R20, 1-С10 на регулятор тембра, создавая таким образом обратную связь ча« стотной коррекции, охватывающую каскады на транзи« сторах 1-V5 и 1-V6.

clip_image004

Рис. 2. Принципиальная схема микрофонных усилителей и мик­шеров.

clip_image006

Рис. 2. Принципиальная схема микрофонных усилителей и мик­шеров (продолжение)

Выходной сигнал микрофонного усилителя У1 посту­пает далее через переключатель S3 на переменный рези­стор 4-R1 микшера У4 и соответственно на переменный резистор 5-R1 микшера У5. С движка резистора 4-R1 сигнал подается через резистор 4-R4 на змиттерный по­вторитель, выполненный на транзисторе 4-V1. Сюда же поступают сигналы и с других микрофонных усилите­лей — У 2 (через переменный резистор 4-R2 и постоянный 4-R5) и УЗ (через резисторы 4-R3 и 4-R6). Общий (сме­шанный) сигнал выделяется на резисторе 4-R11, являю­щемся нагрузкой эмиттерного повторителя.

Следует отметить, что сигналы на вход микрофон­ных усилителей У2 и УЗ подаются не непосредственно, как на У1, а через делители напряжения и переключате­ли.- С их помощью и осуществляется нужное изменение общей чувствительности усилительного тракта для раз­личных источников сигнала: микрофона и электроги­тары.

Выходной сигнал микшера У4 подается далее через конденсатор 4-СЗ на предварительный усилитель НЧ.

clip_image008

Рис. 3. Принципиальная схема предварительного усилителя.

Сигнал же с микшера У5 может быть подан через разъем Х5 на вход ревербератора. Переключателем S3 к од­ному из входов микшера можно подключать либо выход усилителя У1, либо разъем Х4, с которым будет соеди­нен электроорган (или другой источник сигнала).

Предварительный усилитель НЧ собран на четырех транзисторах (рис. 3). На входе его стоит регулятор тембра с переменными резисторами 6-R2 и 6-R5 с ком­пенсирующими каскадами на транзисторах 6-V2 и 6-V3, выполненными по такой же схеме, что и аналогич­ный узел в микрофонном усилителе. Затем сигнал подается через конденсатор 6-С9 на общий регулятор громкости (резистор 6-R17), а с движка его — на уси­лительный каскад, собранный на транзисторе 6-V4. В эмиттерной цепи транзистора включен резистор 6-R21, создающий отрицательную обратную связь по току — она способствует снижению нелинейных и частотных искажений сигнала.

К выходу этого каскада подключены два фильтра — низших и высших частот. Фильтр низших частот состоит из двухзвенной RC цепочки 6-R22, 6-С12, 6-R23, 6-С13, которую включают с помощью выключателя 6-S1. Когда контакты выключателя разомкнуты, низшие частоты ос­лабляются, что нередко позволяет снизить уровень низ­кочастотных помех. Фильтр высших частот состоит из резисторов 6-R25, 6-R26, 6-R27 и конденсаторов 6-С14, 6-С15. Включается он с помощью выключателя 6-S2, когда его контакты замкнуты, ослабляются высшие ча­стоты сигнала и качество звуковоспроизведения в поме­щении с низкими акустическими данными нередко воз­растает.

Прошедший через фильтры сигнал поступает через конденсатор 6-С17 на эмиттерный повторитель, собран­ный на транзисторе 6-V5, а с его нагрузки (резистор 6-R31) — через конденсатор 6-С19 и резистор 6-R32 на вход усилителя мощности У7.

Выходной сигнал ревербератора подается через разъ­ем Хб и постоянный резистор 6-R32 на переменный ре­зистор общего усиления 6-R17.

clip_image010

Рис. 4. Принципиальная схема усилителя мощности

Усилитель мощности (рис. 4) собран по двухтактной бестрансформаторной схеме с отрицательной обратной связью по постоянному току, позволяющей стабилизиро­вать режим работы транзисторов. С целью уменьшения нелинейных искажений, обусловленных неидентичностью jnap транзисторов 7-V4, 7-V5 и 7-V6, 7-V7, а также не­линейностью их входных и выходных характеристик, Ьведена глубокая отрицательная обратная связь по пе­ременному току через цепочку 7-R6, 7-С5.

Начальное смещение и температурная стабилизация транзисторов выходного каскада обеспечивается после­довательно соединенными диодами 7-V1 и 7-V2. Выход­ной сигнал усилителя поступает через разъемы Х7 и Х8 на громкоговорители В1 и В2. Уровень выходного сигна­ла можно контролировать по стрелочному индикатору, показания которого могут свидетельствовать об отдавае­мой в нагрузку мощности и возможной перегрузке уси­лителя.

Блок питания У8 состоит из трансформатора 8-Т1, двух отдельных выпрямителей и двух стабилизаторов. Мощный выпрямитель на диодах 8-V15 — 8-V18 со ста­билизатором на транзисторах 8-V4, 8-V7 — 8-V10 служит только для питания выходных каскадов усилителя мощ­ности. Стабилизатор обеспечивает напряжение 48 В при токе нагрузки до 2 А. Изменение напряжения сети на ±10% вызывает изменение постоянного напряжения на выходе стабилизатора не более чем ±0,05%, при этом амплитуда пульсаций не превышает 5 мВ.

Регулирующий элемент стабилизатора выполнен на составном транзисторе 8-V7 — 8-V9. В качестве усилителя в цепи обратной связи используется транзистор 8-V4, эмиттер которого подключен к источнику опорного на­пряжения на стабилитронах 8-V1 — 8-V3 и резисторе 8-R4. На базу транзистора подается с делителя 8-R1, 8-R2 часть выходного напряжения стабилизатора. Для повышения коэффициента стабилизации нагрузкой тран­зистора 8-V4 служит токостабилизирующий каскад на транзисторе 8-V10, стабилитроне 8-V11 и резисторах 8-R8,8-R9.

Фильтром выпрямителя служит электролитический конденсатор 8-С4, на выходе стабилизатора поставлен другой сглаживающий конденсатор — 8-С1. Для защи­ты стабилизатора от возможных перегрузок установлен предохранитель F1.

clip_image012

Рис. 5. Лицевая панель корпуса усилителя

Второй стабилизатор, питаемый от выпрямителя на диодах 8-V19 — 8-V22, предназначен для питания пред­варительного усилителя НЧ. Выходное напряжение его составляет 35 В при токе нагрузки до 100 мА. Этот стабилизатор представляет собой эмиттерный повтори­тель на составном транзисторе 8-V6, 8-V5, подключен­ный к параметрическому стабилизатору, состоящему из резистора 8-R10 и стабилитронов 8-V12 — 8-V14. Выход­ное напряжение этого стабилизатора определяется а основном напряжением стабилизации стабилитронов.

clip_image014

Рис. 6. Задняя стенка корпуса усилителя

Конструктивно усилитель состоит из трех блоков ми­крофонных усилителей, двух блоков микшерных усили­телей, блока предварительного усилителя, блока усили­теля мощности и блока питания. Все блоки размещены на общем основании из фанеры толщиной 10 мм, кото­рое затем укрепляется в корпусе из полированной фанеры. Передняя панель корпуса выполнена из органи­ческого стекла, с внутренней стороны которого разме­щен лист чертежной бумаги с нанесенными на ней над­писями и условными символами органов управления (рис. 5). На ней расположены все регуляторы усиления и коррекции частотной характеристики, переключатели входов, выключатель сети, переключатели фильтров, сигнальная лампа включения усилителя в сеть и стре­лочный индикатор. На задней стенке корпуса (рис. 6) расположены входные разъемы, разъемы для подклю­чения ревербератора, электрооргана, а также разъемы для подключения громкоговорителей и сетевого шну­ра. Здесь же находятся и держатели предохраните­лей.

Транзистор 8-V7 блока питания и выходные тран­зисторы усилителя мощности 7-V6, 7-V7 укреплены на радиаторах с эффективной поверхностью охлаждения 800 см2.

Монтаж деталей на платах блоков выполнен одно­жильным монтажным проводом. Под выводы деталей в каждой плате сверлят отверстия диаметром 1 мм, де­тали располагают параллельно плоскости платы. Мон­таж ведут луженым проводом диаметром 0,33 мм с обратной стороны платы. Конец провода закручивают вокруг вывода детали и опаивают. Если провода пересе­каются на плате, на один из них надевают поливинил-хлоридную трубку. Смонтированные платы блоков со­бирают в виде этажерки. Платы соединяют короткими отрезками многожильного монтажного провода.

В усилителе применены постоянные резисторы МЛТ, подстроечные — СПЗ-16, переменные резисторы регуля­торов усиления — СПЗ-12 с характеристикой типа В, регуляторов тембра — СП-I с характеристикой типа А, электролитические конденсаторы К50-3 или К50-6 (из них составляют конденсаторы нужной емкости и на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме), остальные конденсаторы КТ-1, МБМ.

Трансформатор питания 8-Т1 намотан на сердечни­ке Ш20 X 60 с размерами окна 20 X 60 мм. Обмотка I содержит 548 витков провода ПЭВ-1 0,64, обмотка II — 137 витков ПЭВ-1 1,0, обмотка III — 200 витков с отводом от середины провода ПЭВ-1 0,33, обмотка IV — один слой провода ПЭВ-1 0,33.

Разъемы XI — Х8 — СГ-5 (можно СГ-3], сигнальная лампочка 8-Н1 — КМ24-90. Стрелочный индикатор Р1 — типа М4203 с током полного отклонения стрелки 50 мкА.

В качестве В1 и В2 можно использовать любые про­мышленные или самодельные громкоговорители, рас­считанные на соответствующую подводимую мощность.

Для налаживания усилителя понадобятся авометр, звуковой генератор, осциллограф. Перед на­лаживанием нужно тщательно проверить правильность выполненного монтажа. Затем отключить блок питания от усилителя, включить его в сеть и измерить на­пряжения на входах стабилизаторов, на конденсаторе 8-С4 оно может достигать 55 В, на конденсаторе 8-С5-40 В.

Далее к выходам стабилизаторов подключают экви­валент нагрузки — резистор ПЭВ сопротивлением 20… 30 Ом и соответствующей мощности. Измеряют напря­жения на выходах стабилизаторов. В случае отклоне­ния их от указанных на схеме значений подбирают ре­зисторы 8-R1 и 8-R2 в стабилизаторе с напряжением 48 В или стабилитроны 8-V128-V14 в стабилизаторе с напряжением 35 В.

После этого к разъемам Х7 и Х8 усилителя под­ключают эквиваленты нагрузки (их можно составить из резисторов ПЭВ соответствующей мощности), рав­ные активному сопротивлению громкоговорителей. При замкнутом по переменному току входе усилителя мощ­ности (например, подключением параллельно конден­сатору 7-С1 конденсатора емкостью 1…2 мкФ) устанав­ливают подстроечным резистором 7-R1 напряжение на общей точке соединения эмиттера транзистора 7-V6 и коллектора транзистора 7-V7, оно должно быть равно половине напряжения питания усилителя мощности. Проверяют ток покоя этих транзисторов включением миллиамперметра в цепь коллектора любого из них, ток не должен превышать 60 мА, иначе придется подобрать диоды 7-VI и 7-V2.

Затем проверяют указанные на схемах режимы транзисторов других блоков усилителя. Если они будут отличаться значительно, придется искать ошибку в мон« таже или неисправную деталь.

Заключительный этап — проверка прохождения сиг­нала и измерение выходной мощности усилителя. Для этого ко входу любого микрофонного усилителя под­ключают генератор НЧ, а к эквиваленту нагрузки — осциллограф. Измерение проводят на частоте 1000 Гц увеличением напряжения генератора до тех пор, пока наблюдаемые на экране осциллографа колебания не начнут ограничиваться. Выходную мощность определя­ют по формуле P = U2/R, где R — эквивалент нагруз­ки, Ом, U — выходное напряжение усилителя, В. Если мощность соответствует заданной, можно эксплуатиро­вать усилитель. При этом величину обратной связи устанавливают подстроечным резистором 7-R6 такой, чтобы обеспечивалась требуемая чувствительность уси­лителя.

Стрелочный индикатор можно отградуировать в еди­ницах мощности или в единицах напряжения. Макси­мальное отклонение стрелки индикатора устанавливают подстроечным резистором R6.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты