ЗВУКОВОСПРОИЗВОДЯЩИЙ КОМПЛЕКС

July 21, 2014 by admin Комментировать »

А. СЫРИЦО (СССР)

Пожалуй, не будет преувеличением сказать, что сегодня звуковоспроизведение – самое популярное направление в радиолюбительском конструировании.

В длинной цепочке узлов и устройств, от которых зависит качество звучания бытовой радиоаппаратуры, последним по месту, но, наверное, первым по значению стоит громкоговоритель. Действительно, какими бы хорошими ни были источники программ – магнитофон или электропроигрывающее устройство, а также усилитель мощности, посредственный громкоговоритель сведет их достоинства на нет.

Именно здесь сталкивается радиолюбитель с наибольшими трудностями при создании домашнего радиокомплекса высокого качества, так как громкоговоритель – это сложное электроакустическое устройство, которое не поддается простым расчетам, требует от радиолюбителя-конструктора определенного уровня знаний, а иной раз – и целого ряда экспериментов.

По этим причинам многие радиолюбители ограничиваются использованием громкоговорителей заводского изготовления, наибольшее распространение из которых получил 10МАС-1. Однако нелинейные искажения на низких частотах, „бубнение” и ряд других недостатков не позволяют отнести этот громкоговоритель к устройствам высокого класса.

Тем не менее, используя современный подход к конструированию громкоговорителей и современные схемные решения, можно на основе динамических головок 10ГД-30 и ЗГД-31 (от 10МАС-1) создать громкоговоритель, превосходящий по качеству звучания 10МАС-1.

Предлагаемый вниманию комплекс рассчитан на повторение радилюбителями средней квалификации.

Громкоговоритель комплекса можно использовать и с другими усилителями, доработав их в соответствии с рекомендациями автора.

Громкоговоритель. В последнее время громкоговоритель все чаще принято рассматривать как фильтр верхних частот. Это позволило создать точные методы анализа и синтеза громкоговорителей-фазоинверторов, Оказалось, что амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) громкоговорителя-фазоинвертора на низких частотах определяется тремя параметрами: отношением гибкости подвеса подвижной системы к гибкости воздуха в корпусе, отношением частоты настройки фазоинвертора к резонансной частоте головки и, наконец, добротностью подвижной системы головки, т. е. степенью ее демпфирования. При выходном сопротивлении усилителя мощности, близком к нулю, возможен лишь один вариант конструктивного оформления громкоговорителя, в котором головка обеспечивает гладкую АЧХ по звуковому давлению. Правда, при этом может оказаться, что такой громкоговоритель либо будет иметь слишком высокую или, наоборот, чрезмерно низкую частоту среза АЧХ (частота, на которой звуковое давление уменьшается на 3 дБ относительно горизонтальной части АЧХ), либо потребует корпуса очень больших или слишком малых размеров.

Громкоговоритель-фазоинвертор с требуемой АЧХ можно построить с любой динамической головкой, если соответствующим образом изменить добротность ее подвижной системы. Управлять демпфированием можно изменением конструкции магнитной системы, размещением вблизи задней поверхности диффузора звукопоглощающего материала, применением электромеханической обратной связи (ЭМОС), напряжение которой снимается со специального датчика, или, наконец, изменением выходного сопротивления усилителя звуковой частоты (УЗЧ).

Первый из этих способов практически неприемлем в радиолюбительской практике, второй – не обеспечивает достаточно широких пределов управления демпфированием, третий – требует применения специального датчика ЭМОС, который необходимо монтировать на головке. Четвертый способ отличается широкими пределами регулирования добротности головки без каких-либо изменений в ее конструкции и вполне может быть рекомендован радиолюбителям.

В статье описан последний из этих способов управления степенью демпфирования подвижной системы, показано, как в этом случае синтезировать требуемую АЧХ по звуковому давлению, сформулированы требования к усилителю с отрицательным выходным сопротивлением, приведена методика расчета цепей обратных связей. Много внимания уделено уменьшению амплитуды перемещений подвижной системы, позволяющему снизить нелинейные и интермодуляционные искажения, а также обеспечению горизонтальной фазо-частотной характеристики (ФЧХ) разделительного фильтра по так называемому суммарному выходу (т. е. по суммарному сигналу с выходов высокой и низкой частоты). Последнее позволило получить хорошую ФЧХ громкоговорителя по звуковому давлению (громкоговоритель воспроизводит сигналы прямоугольной формы с незначительными искажениями).

В громкоговорителе применены головки ЮГД-30 и ЗГД-31 от широкораспространенного громкоговорителя 10МАС-1, высококачественный усилитель с отрицательным выходным сопротивлением собран из доступных деталей.

Акустическое оформление громкоговорителя 10МАС-1, как известно, представляет собой закрытый ящик объемом около 18 дм3. В таких условиях амплитуда колебаний подвижной системы головки 10ГД-30 на низких частотах оказывается большой, что приводит к нелинейным и интермодуляционным искажениям.

Возможный путь уменьшения амплитуды колебаний подвижной системы – применение ящика-фазоинвертора [1, 2]. Однако при разработке такого акустического оформления для головки ЮГД-30 возникают трудности. Так, для получения гладкой АЧХ по звуковому давлению при работе с усилителем, выходное сопротивление которого близко к нулю, необходим ящик объемом около 80 дм3 с частотой настройки 20 Гц. При этом спад АЧХ на 3 дБ наблюдается на частоте 22 Гц (рис. 1,

Рис. 1

Рис. 2 кривая а). Однако расширение рабочего диапазона в сторону низших частот происходит в этом случае за счет увеличения амплитуды смещения подвижной системы головки: на низких частотах она (рис. 1, кривая б) получается даже большей, чем у громкоговорителя 10МАС-! (рис. 1, кривая в). Поэтому такой вариант акустического оформления нельзя считать приемлемым.

Лучшие результаты (с точки зрения уменьшения амплитуды колебаний подвижной* системы на низших чаиотах) получаются при уменьшении объема яшика до 25 дм3 и настройке фазоинвертора на частоту 32 Гц (рис. 2). Амплитуда колебаний подвижной системы такого громкоговорителя на частотах 30 … 60 Гц (рис. 2, кривая б) получается примерно на 6 дБ меньшей, чем у громкоговорителя 10МАС-1 (рис. 2, кривая в), однако возникают неприятности другого рода. Частота среза АЧХ по звуковому давлению (рис. 2, кривая а) становится более высокой (примерно 40 Гц), а сама АЧХ при работе с обычным усилителем мощности оказывается уже не гладкой (на рис. 2 показана штриховой линией): из-за слабого демпфирования подвижной системы на ней возникает подъем в области частот 50 . . 100 Гц, что приводит к „бубнению” при звуковоспроизведении. Наконец, на частотах ниже 25 Гц амплитуда колебаний подвижной системы оказывается значительно большей, чем у закрытого ящика. Сигналы этих частот (например, помехи от привода проигрывателя), естественно, не будут воспроизведены, так как КПД громкоговорителя в самой низкочастотной области диапазона невелик. Однако колебания подвижной системы с большой амплитудой вызовут искажения тех составляющих сигнала, которые воспроизводятся громкоговорителем. Устранить это явление можно, включив на входе усилителя фильтр высоких частот (ФВЧ), препятствующий прониканию в тракт составляющих самых низких частот. Если, например, АЧХ такого фильтра будет иметь вид кривой а, показанной на рис. $ (АЧХ фильтра Батгерворта второго порядка с частотой среза 30 Гц), то подключение его к усилителю практически не скажется на АЧХ громкоговорителя по звуковому давлению, но зато существенно уменьшит его чувствительность к инфразвуковым составляющим сигнала (рис. 3, кривая е) по сравнению с чувствительностью без фильтра (рис. 3, кривая б). Иными словами, применение фазоинвертора и ФВЧ позволяет уменьшить амплитуду колебаний подвижной системы низкочастотной головки и тем самым снизить нелинейные и интермодуляционные искажения, вносимые громкоговорителем.

Что же касается АЧХ громкоговорителя в области низких частот, то сгладить ее можно, использовав для работы с ним усилитель мощности с отрицательным выходным сопротивлением (в таком усилителе, в отличие от обычных, с увеличением сопротивления нагрузки выходное напряжение уменьшается). Достигается это введением положительной обратной связи (ПОС) по току нагрузки. Для получения требуемых результатов выходное сопротивление такого усилителя в области

частот от 20 … 30 до 100 . .. 200 Гц должно быть отрицательным и неизменным по величине, а с дальнейшим ростом частоты должно плавно уменьшаться до нуля. При работе же на чисто активную нагрузку сопротивлением, равным номинальному сопротивлению громкоговорителя, АЧХ усилителя должна быть горизонтальной. Сказанное иллюстрируется рис. 4, из которого видно, что при чисто активной нагрузке (в данном случае 7 Ом) АЧХ усилителя горизонтальна при любых значениях выходного сопротивления (рис. 4, кривая а), а при отключенной нагрузке усиление на низких частотах оказывается тем меньше, чем больше отрицательное выходное сопротивление (рис. 4, кривые б-г),

При неоптимальном демпфировании головки АЧХ громкоговорителя (рис. 5, кривая а) в области верхнего (по частоте) максимума модуля полного сопротивления |Ζ| (рис. 5, кривая б) искажается. Если демпфирование мало и АЧХ имеет подъем на максимумах [Ζ|, то подключение громкоговорителя к усилителю с отрицательным выходным сопротивлением приводит к уменьшению выходного напряжения вблизи этих максимумов (рис. 6, кривые а), в результате чего подъем устраняется (рис. 6, кривые б). Естественно, при этом надо знать меру: при очень большом демпфировании отдача на низких частотах заметно уменьшается. В данном случае оптимальное выходное сопротивление равно -2 Ом. Именно при таком сопротивлении АЧХ громкоговорителя получается наиболее гладкой (рис. 7), а „бубнение” отсутствует.

Рис. 5

Рис. 6

Принципиальная схема громкоговорителя показана на рис. 8. Как видно из схемы, основой разделительного фильтра является простейший фильтр первого порядка L1C1, который обладает горизонтальными АЧХ и ФЧХ по суммарному выходу (форма сложного сигнала на суммарном выходе в точности повторяет форму сигнала на входе фильтра). К сожалению, наряду с этими достоинствами, £С-фильтр первого порядка имеет и существенный недостаток – малое затухание в области заграждения. Так, при частоте раздела 4 кГц ослабление сигнала в высокочастотном канале на частоте 1,4 кГц составляет всего 8 дБ (рис. 9, кривая а). Следствием этого является попадание на высокочастотную головку (в данном случае ЗГД-31) составляющих сигнала, частота которых близка к частоте ее собственного резонанса. В результате звуковоспроизведение сопровождается неприятным дребезжанием. Ослабить такой дефект звучания можно было бы применением разделительных фильтров более высокого порядка, однако делать это нежелательно, так как их фазовые характеристики по суммарному выходу не горизонтальны.

В описываемом громкоговорителе для ослабления составляющих указанной области частот в дополнение к разделительному фильтру L1C1 применен режекторный фильтр L3C2, настроенный на частоту 1,4 кГц. Это позволило получить на частоте его резонанса затухание сигнала около 25 дБ (рис. 9, кривые б и в) при весьма незначительном искажении ФЧХ фильтра по суммарному выходу.

Для уравнивания отдачи низкочастотной и высокочастотной головок предназначен частотнозависимый делитель напряжения R1R2L2, создающий подъем АЧХ громкоговорителя в области частот 10 … 20 кГц (на рис. 9 это показано штриховой линией г). Амплитудно-частотная характеристика низкочастотного звена фильтра изображена на этом рисунке кривой д.

Как известно, разделительные фильтры обеспечивают расчетные характеристики только при работе на согласованную активную нагрузку. Однако полное сопротивление головки ЮГД-30 (как и любой другой) в рабочем диапазоне частот не остается постоянным (рис. 10, кривая а). Если подключить такую головку к фильтру, рассчитанному на нагрузку 8 Ом при частоте раздела 4 кГц, то он окажется рас-

согласованным с нагрузкой и не обеспечит требуемую АЧХ громкоговорителя. Если же пойти по другому пути – рассчитать фильтр, ориентируясь на полное сопротивление головки на частоте раздела (20 Ом), то придется увеличить индуктивность катушки L1 в 2,5 раза. При этом, естественно, возрастет и сопротивление постоянному току, что в свою очередь, приведет к снижению КПД громкоговорителя и ухудшению демпфирования подвижной системы низкочастотной головки.

Выход из положения – стабилизация нагрузки фильтра в рабочем диапазоне частот. С этой целью параллельно головке 10ГД-30 в громкоговорителе включена" специально подобранная цепь R3C3. Благодаря ей удалось выровнять частотную характеристику полного сопротивления головки \Ζ\ во всем диапазоне частот от 200 до 20 000 Гц (рис. 10, кривая б), обеспечив тем самым почти идеальное согласование головки с фильтром.

Конструкция и детали. Ящик 1ромкоговорителя (рис. 11) можно изготовить из фанеры или древесно-стружечной плиты толщиной 18 … 20 мм. При изготовлении ящика особое внимание необходимо уделить его герметизации, так как иначе АЧХ громкоговорителя на низших частотах ухудшится, а амплитуда смещения подвижной системы головки 10ГД-30 возрастет. Заглушать стенки ящика изнутри не обязательно. Обе головки закрепляют с наружной стороны.

В фильтре громкоговорителя можно применить бумажные конденсаторы МБГО или МБГП и проволочные резисторы ПЭВ-7,5 или ПЭВ-10. Катушки L1-L3 наматывают проводом ПЭВ-1 0,9б на пластмассовых (текстолит, органическое стекло и т. п) каркасах (рис. 12). Катушка L1 должна содержать 130, L2 – 78, L3 – 153 витка. Намотка – рядовая, без прокладок. Расстояние между катушками в ящике – не менее 100 мм.

Амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя в заглушенной камере при работе с усилителем, выходное сопротивление которого составляло -2 Ом, показана на рис. 13. Благодаря сравнительно малой неравномерности АЧХ и ФЧХ громкоговоритель достаточно хорошо воспроизводит прямоугольные импульсы (рис. 14). Разумеется, таким свойством он обладает только при регистрации сигнала вблизи его акустической оси. При отклонении же от нее на угол более ±10° искажения формы сигнала становятся значительно большими.

Сравнительное прослушивание с громкоговорителем 35АС-1 показало, что при размещении в зоне небольших отклонений от акустической оси эксперты отдавали предпочтение описываемому громкоговорителю, как обеспечивающему более слитное, „прозрачное”, естественное звучание. „Бубнение” на низших частотах никем не замечалось. При отклонении от акустической оси более чем на ±30° отмечалось заметное ухудшение качества звучания (по сравнению с 35АС-1), что объясняется узкой диаграммой направленности головки ЗГД-31 на высоких частотах.

Усилитель с отрицательным выходным сопротивлением. Сделать выходное сопротивление усилителя на низких частотах отрицательным можно, введя в него частотно-зависимую положительную обратную связь по току (ПОСТ). Однако, отличаясь простотой схемного решения, такой способ получения отрицательного ‘выходного сопротивления имеет существенный недостаток. Заключается он в том, что усилитель, охваченный только ПОСТ, не отвечает одному из основных требований, предъявляемых к нему при совместной работе с громкоговорителем; коэффициент усиления при сопротивлении нагрузки, равном номинальному, зависит от частоты. Требуемые результаты удается получить в том случае, если цепь вновь вводимой обратной связи подключена параллельно цепи основной ООС, охватывающей усилитель, и осуществляет не только ПОСТ, но и ООС по напряжению (ООСН).

Функциональная схема возможного варианта усилителя с такими обратными связями показана на рис. 15. Здесь А2 – усилитель мощности звуковой частоты, АЗ — устройство, символизирующее цепь основной ООС, охватывающей его, А1 и А4 – инвертирующие усилители в цепях ПОСТ и ООСН, Ζ1 – ФВЧ, о назначении которого говорилось в первой части статьи.

Как видно из схемы, сигнал ООСН, выделенный на резисторе R6, поступает на вход усилителя А1 через усилитель А4, а сигнал ПОСТ, снимаемый с резистора R4, — непосредственно. В результате в точке А сигналы ПОСТ и ООСН частично или полностью компенсируются, и усилитель А1 усиливает их разность i/pjocT^OOCH· Для устранения влияния цепа! дополнительных обратных связей на коэффициент

усиления усилителя А2 при сопротивлении нагрузки, равном номинальному (RH = = /?н.ном) > напряжение в точке А должно равняться нулю (%осТ = ^ООСн) ■ Достигается это изменением сопротивления подстроечного резистора R5. При RH Ф 7?н ном напряжения ί/j-jOcT и Cqqch не компенсируют друг друга, и на выходе усилителя А1 (в точке J3) появляется сигнал обратной связи 1]β, значение

Рис. 15 которого зависит от коэффициента усиления усилителя А1 и от отношения ^н/^н.ном> а фаза – от вида неравенства: RH > RH ном или RH‘ < Ян.но частности, при RH > К-н.ном в точке А превалирует сигнал ООСН, поэтому напряжение НБ оказывается синфазным с напряжением ООС на входе усилителя >12, и его коэффициент усиления Ка уменьшается. Значение отрицательного выходного сопротивления определяется коэффициентом усиления усилителя А1 (его регулируют изменением сопротивления резистора R1), а зависимость от частоты – АЧХ ФНЧ, состоящего из конденсатора С1 и резистора R3.

Устройство, реализующее рассмотренный способ получения отрицательного выходного сопротивления, может быть выполнено по схеме, показанной на рис. 16. Здесь Л ООС 1 > К(ЮС2 и Cqoc – элементы цепи основной ООС, охватывающей усилитель, каскад на транзисторе VI усиливает сигнал ООСН, а каскад иа транзисторе V2 – разность сигналов ООСН и ПОСТ. Вычитаются они в коллекторной цепи транзистора VI. Фильтр низких частот формирующий закон изменения выходного co

противления на низших частотах, образован резистором R4 и конденсатором С1. Выходное сопротивление усилителя регулируют подстроечным резистором R8: перемещение его движка в верхнее (по схеме) положение приводит к росту коэффициента усиления каскада на транзисторе V2 и, следовательно, к увеличению отри-, дательного выходного сопротивления. Особенностью устройства является то, что при полной компенсации сигналов ООСН и ПОСТ (RH = й„ „ом) разность потенциалов на выводах резистора R6 отсутствует. В результате переменный ток через этот резистор не проходит и каскад на транзисторе VI оказывается нагруженным только на резистор R4.

Устройство можно применить в любом усилителе мощности. Особое внимание при этом необходимо уделить хорошей фильтрации напряжения питания (иначе ухудшится отношение сигнал-шум усилителя) и снижению нелинейных искажений (последнее достигается выбором минимально необходимого коэффициента усиления каскада на транзисторе V2). Полный расчет устройства приводится в конце статьи.

Принципиальная схема усилителя звуковой частоты, построенного в соответствии с рассмотренной функциональной схемой (рис. 15), показана на рис. 17.

Усилитель состоит из трех функционально законченных узлов: активного ФВЧ, собственно усилителя мощности и устройства формирования ООСН и ПОСТ.

Активный ФВЧ выполнен на транзисторах разной структуры VI и V2. Его АЧХ формируется резисторами R3, R5 и конденсаторами Cl, С2. Частота среза фильтра — 30 Гц. Для уменьшения (увеличения) частоты среза достаточно увеличить (уменьшить) емкость конденсаторов С1 и С2 в число раз, равное отношению требуемого значения частоты к частоте среза 30 Гц. Например, если необходима частота среза 45 Гц, то емкость конденсаторов надо уменьшить в 1,5 раза.

Усилитель мощности собран по известной схеме с квазикомплементарным выходным каскадом на транзисторах V17-V19 и V22, V24. Каскады усиления напряжения выполнены на транзисторах V3, V4 и V9. От выхода из строя при перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке транзисторы выходного каскада защищает устройство, выполненное на транзисторах VI4 и VI5.

Основной особенностью усилителя является применение в каскаде на транзисторе V9 параллельной ООС по напряжению (через резистор R36). Такая ООС, как известно, уменьшает не только нелинейные искажения, вносимые каскадом, но и его выходное сопротивление. Последнее очень важно, так как нелинейные искажения в схеме с общим коллектором (в данном случае – это выходной каскад) зависят от отношения сопротивления источника сигнала к входному сопротивлению каскада: чем меньше это отношение, тем меньше и искажения [3]. Это позволило уменьшить искажения в выходном каскаде до величины, пренебрежимо малой по сравнению с искажениями, вносимыми каскадами усиления напряжения (примерно 3%). Благодаря этому удалось ограничиться общей ООС глубиной всего около 20 дБ (после чего коэффициент гармоник стал равен 0,3 %). Небольшая глубина общей ООС обеспечивает достаточный запас по устойчивости усилителя и малые динамические искажения.

Еще одна особенность усилителя – повышенный коэффициент усиления по напряжению, достигнутый более полным использованием напряжения сигнала, снимаемого с дифференциального каскада.

Канал формирования ООСН и ПОСТ выполнен на транзисторах V7 и V8 по схеме, приведенной на рис. 16. Резистор R25 ограничивает максимальный коэффициент усиления каскада на транзисторе V7, а следовательно, и максимальное значение отрицательного выходного сопротивления усилителя. При необходимости выходное сопротивление усилителя можно сделать равным нулю, переведя выключатель S1 в левое

Рис. 17

(по схеме) положение. Канал питается от того же источника, что и усилитель, через развязывающие фильтры R22C11, R27C12, R23C8 и R30C9.

Конструкция и детали. Усилитель смонтирован на трех печатных платах. На первой из них (рис. 18) размещены детали ФВЧ, на второй (рис. 19) – собственно усилители мощности, на третьей (рис. 2В) – канала формирования ООСН и ПОСТ. Как уже говорилось, собран усилитель из деталей, имеющихся на базах Посылторга. Кроме указанных на схеме, в усилителе можно использовать без подбора транзисторы КТ315А-КТ315Е (VI, V7, V8, Vll, V15), КТ361А-КТ361Е (V2, V14), МП26А (V3-V5, VI2, V17), КТ605А, КТ605Б, КТ601А, КТ602А, КТ602Б (V9, V18), КТ807Б, КТ801А, КТ801Б (V19, V22), КТ805А, КТ805Б, КТ803А, КТ808А (V23, V24). Вместо диодов Д104 (V13, V16, V20, V21) возможно применение любых маломощных кремниевых диодов с допустимым обратным напряжением не менее 70 В.

Остальные детали следующих типов: конденсаторы СУ, С2, CIO, С14 — МБМ, С13 — КСО, остальные – К50-6 или другие малогабаритные; все постоянные резисторы, кроме R32, R33, R50—R53, – МЛТ-0,125 или МЛТ-0,5, подстроечные резисторы R16, R24, R34, R41 – СПО-0,5 (при возможности вместо них желательно применить проволочные резисторы СП5-16). Резисторы R32, R33 – МОН-2, R50-R33 – МОН-0,5. Их можно заменить проволочными резисторами сопротивлением 0,5 Ом, рассчитанными на рассеивание мощности, указанной на схеме.

Транзисторы VI9; V22-V24 установлены каждый на отдельном теплоотводе транзисторов VI9 и V22, рассчитаны на рассеиваемую мощность 0,5 Вт, а транзис-

торов V23 и V24 – на мощность 10 Вт. Транзистор VII и диод VI0 должны иметь тепловой контакт с теплоотводом транзистора V23 или V24.

Для питания усилителя пригоден любой источник двуполярного напряжения t30 В при токе нагрузки 1 А.

Налаживание устройства начинают с установки режима работы услителя. Отключив нагрузку и канал формирования ООСН и ПОСТ выключателем S1, изменением сопротивления резистора R16 добиваются того, чтобы постоянное напряжение на выходе усилителя относительно общего провода стало равным нулю, а затем подстроечным резистором R41 устанавливают ток покоя транзисторов V23, V24 в пределах 80 . . . 100 мА.

После этого на вход усилителя подают сигнал частотой 50… 150 Гц и измеряют коэффициент усиления усилителя К0. Затем подсоединяют к усилителю нагрузку сопротивлением, равным номинальному, и включают канал формирования ООСН и ПОСТ. Изменяя сопротивление подстроечного резистора R34, добиваются того, чтобы коэффициент усиления усилителя стал возможно более близким к измеренному ранее значению.

В последнюю очередь переменным резистором R24 устанавливают требуемое выходное сопротивление. Делают это при отключенной нагрузке. Подав на вход усилителя сигнал частотой 50… 150 Гц, устанавливают движок подстроечного резистора R24 в такое положение, при котором коэффициент усиления Кв уменьшится в число раз Р, определяемое по формуле:. При Rn = В Ом и

Вых1 = 2 Ом коэффициент усиления необходимо уменьшить примерно в 1,3 раза.

В заключение о том, как рассчитать канал формирования ООСН и ПОСТ для усилителя, отличающегося от описанного.

Напомним, что введение ПОСТ увеличивает выходное напряжение усилителя в число раз, равное се глубине Дпост ПРИ уменьшении сопротивления нагрузки от бесконечности до номинального значения:соот ветственно напряжения на выходе усилителя при

Выходное сопротивление усилителя йвых можно определить из эквивалентной схемы (рис. 21), для которой справедливы следующие отношения:

Из формулы (2) следует, что при Р > 1 сопротивление йвых отрицательно, а его значение при неизменной нагрузке зависит только от глубины ПОСТ (графически это показано на рис. 22). Иначе говоря, чтобы получить заданное отрицательное выходное сопротивление, достаточно установить вполне определенную глубину ПОСТ Учитывая, что для схемы на рис. 15 глубина ПОСТ при RH = Дн.ном равна глубине ООСН при i?H = °°, можно все расчетные соотношения привести только для цепи ООСН. Ее глубина, как известно, определяется выражением Г’оосн = 1 + βΚ0, где К0 – коэффициент усиления исходного усилителя (без ООСН), а β – коэффициент передачи цепи ООСН. В области низких частот для схемы на рис. 15 справедливо приближенное соотношение:

где К, — коэффициент усиления усилителя А1.

Поскольку глубина ООСН не зависит от сопротивления нагрузки, влияние канала формирования ООСН и ПОСТ на коэффициент усиления усилителя мощности А2 удобно рассматривать при RH – °°. В этом случае глубина ПОСТ равна нулю, и схему, изображенную на рис. 15, можно упростить, как показано на рис. 23. Здесь А1 — устройство, символизирующее цепь основной ООС с коэффициентом передачи β,, охватывающей усилитель мощности А 2; А 3 – устройство, символизирующее цепь ООСН с коэффициентом передачи (32, определяющим величину отрицательного выходного сопротивления усилителя. Коэффициент β2 рассчитывают по формуле

или, учитывая, что .,

Таким образом, если сопротивления резисторов R2-R4 и R6 определены, то требуемый коэффициент передачи /3, получается при выборе коэффициента усиления АГ,, равного·

где Лэосн _ глубина ООСН, равная глубине ПОСТ и соответствующая заданному отрицательному выходному сопротивлению усилителя. Определяют ее по формуле (3) или из графиков, изображенных на рис. 22. При R2 = R3 и 1/(3, = 2(i?, + R6)/Rt формула (4) упрощается и принимает вид: АГ, = Тоосн ·

Выполняя канал формирования ООСН и ПОСТ по схеме на рис. 16, удобно задаться следующими сопротивлениями резисторов:

Коллекторные токи транзисторов VI и V2 выбирают из соотношений:

где АГ, «2?(<~/2?э~ – коэффициент усиления каскада на транзисторе V2, равный глубине ПОСТ (ее находят по формуле (3) или из графиков на рис. 22); UBblx – действующее значение выходного напряжения усилителя, соответствующее максимальной ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ при RH = 2?Η.ΗΟΜ·

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.        Thiele А. N. Loudspeakers In Vented Boxes, Journal of the Audio Engeneering Society, 1971, v. 19, N5,6.

2.        Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками, – М.. Энергия, 1978.

3.        Цыкина А. В. Проектирование транзисторных усилителей низкой частоты. – М.: Связь, 1968.

Источник: Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей: Сб. статей. – Кн. 3. – М.: Радио и связь, 1987. — 144 с.: ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1113)

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