Радиолюбительский High-End. 40 лучших конструкций ламповых УМЗЧ за 40 лет.

Итак, по необычному внешнему виду High-End УМЗЧ узнается сразу, но это не наша тема. Главное то, что мы сразу видим лампы, выпирающие наружу из корпуса у подавляющего числа конструкций. Это может быть либо весь ламповый усилитель, либо оконечный каскад на лампах, но удаление транзисторов из аппаратуры High-End - это общая тенденция, хотя случаются исключения. Такая же общая задача - обеспечить линейность режима усиления, для чего используют режим работы первого рода или класс А (без отсечки анодного тока) или в крайнем случае АВ, хотя последний при максимальных мощностях напоминает о своей нелинейности появлением искажений типа "ступеньки".

Структурная схема УМЗЧ "до слез" проста, она известна каждому, кто хоть чуть-чуть знаком с этим делом. Несколько входов коммутируются обычным галетником, хотя в Hi-Fi уже имеются электронные коммутаторы, управляемые от общего процессора с дистанционным управлением. Сигнал сначала попадает в предварительный усилитель, а потом - в выходные каскады УМЗЧ. Нагрузкой усилителя являются акустические системы или колонки, подключаемые через согласующее устройство, которое корректирует АЧХ тракта усиления и может располагаться как в корпусе УМЗЧ, так и в колонках. Обычно сопротивление нагрузки лежит в пределах 1...16 Ом, поэтому выходная мощность усилителя различается при подключении разных колонок. Идеальным для такого класса аппаратуры считается уменьшение мощности вдвое при снижении сопротивления нагрузки наполовину. Усилитель охвачен отрицательной обратной связью (ООС) с разной степенью глубины и охвата: либо весь УМЗЧ, либо часть каскадов, либо установлена многопетлевая ООС - все зависит с одной стороны от необходимой устойчивости схемы, которую придает ей ООС, и от ограничения величины неизбежно возрастающих динамических искажений при увеличении глубины ООС с другой стороны.

Итак, мы уже коснулись общих "табу", обычно не имеющих значения при конструировании High-End'a. Это и крайне низкий КПД порядка 10...15% работающих в режиме класса А оконечных каскадов. Это и возврат к использованию ламп, что неизбежно вызывает применение выходных трансформаторов - грозы и бича конструкторов ушедшей эры ламповой техники. А если добавить силовой трансформатор и дроссели фильтров питания, то получится мощный набор источников низкочастотных магнитных полей. Однако технология - современная, и проблемы старые ушли сами собой: трансформатор делается с запасом по мощности, плотно пакетируется и облачается в кожух, он не греется и не гудит. А выходной трансформатор еще и настолько широкополосный, с равномерной АЧХ, что его влияние совсем не заметно.

Очередное "табу" на увеличение массы и габаритов забыто при использовании навесного монтажа. Пайка одних деталей на лепестках контактов керамических ламповых панелек, а других - на монтажные шины из массивного медного прута в принципе не экономит объем, но зато нет и влияния элементов схемы друг на друга как при тесном печатном монтаже. Здесь же использовано совсем уже немыслимое в старые времена, да и для нынешнего Hi-Fi тоже, соединение блоков, плат и узлов между собой многожильными проводами, по массивности напоминающими силовые. Соберите 5-7 лакированных проводов диаметром 0,1 мм в один жгут, а потом заплетите косичку из 7-11 таких жгутов, обтяните все это изолирующей трубкой и покройте сверху оплеткой из меди, навитой на алюминиевый экран. Так или примерно так изготавливают провода как для монтажных работ, так и для соединения аппаратуры кабелями внутри комплекта.

Для последних нужны хорошие клеммы и разъемы, не окисляющиеся, плотно прилегающие, прочные, словом, только один металл подходит для их изготовления и называют его - золото. Но это уже из области экзотики, которую можно купить за большие деньги.

А вот еще одно "табу", или суеверие, или заклинание, как хотите, так и назовите, а касается оно двухтактных каскадов. Их теоретические параметры великолепны, однако практика показала, что несимметрия цепей возбуждения и плеч усиления существенно искажает воспроизводимый звук, поэтому все чаще в наше время возвращаются к однотактной схеме выходного каскада, как в УМЗЧ Art Audio Diavolo, схема которого приведена на рис.1. Она и надежней, и устойчивей, и менее капризна в настройке, чем двухтактная. Но все-таки в High-End'e последняя не только не сдает позиции, но и при высоком уровне технологии позволяет реализовать все ее преимущества, в том числе меньшее выходное сопротивление, улучшенную фильтрацию высших гармоник в нагрузке (для режима класса АВ), меньшие требования к фильтрации переменных составляющих в цепи питания. Схема типичного во всех отношениях двухтактного выходного каскада УМЗЧ Jadis DA5 изображена на рис.2.

 Здесь же показаны два вида ООС: местная на экранирующую сетку и глубокая на управляющую сетку первого каскада УМЗЧ. Уровень выходной мощности при разных сопротивлениях акустических систем подбирается подключением анодной цепи к разным выводам трансформатора. Для снижения фона сети питания в накальную цепь включается симметрирующий потенциометр.

А вот еще одно "табу", или суеверие, или заклинание, как хотите, так и назовите, а касается оно двухтактных каскадов. Их теоретические параметры великолепны, однако практика показала, что несимметрия цепей возбуждения и плеч усиления существенно искажает воспроизводимый звук, поэтому все чаще в наше время возвращаются к однотактной схеме выходного каскада, как в УМЗЧ Art Audio Diavolo, схема которого приведена на рис.1.

Она и надежней, и устойчивей, и менее капризна в настройке, чем двухтактная. Но все-таки в High-End'e последняя не только не сдает позиции, но и при высоком уровне технологии позволяет реализовать все ее преимущества, в том числе меньшее выходное сопротивление, улучшенную фильтрацию высших гармоник в нагрузке (для режима класса АВ), меньшие требования к фильтрации переменных составляющих в цепи питания. Схема типичного во всех отношениях двухтактного выходного каскада УМЗЧ Jadis DA5 изображена на рис.2.

 Здесь же показаны два вида ООС: местная на экранирующую сетку и глубокая на управляющую сетку первого каскада УМЗЧ. Уровень выходной мощности при разных сопротивлениях акустических систем подбирается подключением анодной цепи к разным выводам трансформатора. Для снижения фона сети питания в накальную цепь включается симметрирующий потенциометр.

Нужно отметить, что первые каскады выполнены так, чтобы обеспечить необходимый минимум шумов, а последующие - необходимое усиление с помощью дифференциального построения каскада, как это сделано в Jadis DA5 (рис.3). Как видим, еще одно табу нарушено -вместо разделительных конденсаторов, которые всегда стояли в ламповых каскадах, осуществлена гальваническая связь, что для конструктора -лишняя головная боль при расчетах режимов, а для слушателей этих чудес света - бальзам на душу, так как отсутствуют искажения из-за ограничивающих спектр сигнала разделителей.

 А вот еще одно "неправильное" решение - отсутствуют предусилители и регуляторы тембра. Тому "виной" - равномерная АЧХ, ведь в таких устройствах коэффициент гармоник не превышает десятой доли процента, а неравномерность АЧХ - доли децибела. Этот принцип компоновки УМЗЧ можно назвать конструированием без излишеств, к нему же присоединяется и фирма Sony: в ее самых свежих разработках усилителей вместо стереоканалов усиления - двойное моно. Надо полагать, качество записи на CD носителях и ширина стереобазы позволяют обойтись без баланса каналов. Впрочем, как говорят знатоки, стереоэффект можно извлекать даже из монофонических устройств, если, конечно, их не менее двух.

Есть один существенный недостаток аппаратуры Hi-Fi, устранение которого в усилителях High-End следует отнести к достижениям прогресса.

Знатоки рекомендуют для Hi-Fi размещение оконечных каскадов усиления в ящиках звуковых колонок. И это не в целях экономии места. Дело в том, что в усилителях мощности с сильной отрицательной обратной связью при увеличении емкостной нагрузки наблюдаются явления сдвига фазы, в результате чего вместо отрицательной возникает паразитная положительная обратная связь. В случае совместного размещения обоих усилителей нельзя было бы обойтись без подсоединяемого к выходу усилителя провода, идущего к громкоговорителю; этот провод при некоторых обстоятельствах как раз может оказаться такой емкостной нагрузкой. Таким образом, при совместном размещении громкоговорителей и усилителя мощности Hi-Fi уменьшаются габариты устройства с коммутацией, четырьмя источниками программ и предварительным усилителем, а с другой стороны в блоке громкоговорителей исключается нежелательный сдвиг фаз в усилителе мощности. Все это несущественно для High-End УМЗЧ, в которых технологически компенсируется емкость нагрузки.

И вообще, особую осторожность необходимо соблюдать при использовании экранированного провода. Совершенно неверно экранировать каждый провод, несущий звуковую частоту. В данном случае чрезмерная предусмотрительность приносит лишь вред, потому что экран и жила провода образуют емкостный шунт, который в высокоомных цепях неизбежно вызывает потери на высших звуковых частотах.

Проектируя шасси, надо стремиться к тому, чтобы обойтись минимумом экранированного провода. Для достижения этой цели необходимо максимально укоротить все провода, несущее звуковую частоту. Если позаботиться о том, чтобы провода, идущие на входы предварительных каскадов, не были бы слишком близко расположены друг к другу, то экранировать в основном придется лишь цепь управляющей сетки первой лампы предварительного усилителя. В сомнительном случае лучше в 5-10 мм от "подозрительного" провода установить металлический экран, нежели применять экранированный провод, так как в этом случае паразитная емкость монтажа будет меньше.

Эти правила не касаются усилителей High-End, потому что в них внутренний монтаж и соединение усилителя с колонкой выполняются специальными многожильными проводами, о которых уже сказано выше. Кстати, есть сообщения от радиолюбителей о том, что они меняли в своих старых конструкциях соединительные провода на новые и получали совершенно неожиданное для них улучшение качества звучания. Это лишь подтверждает известную истину, что все новое - это хорошо забытое старое.

Простые схемы

Открывает наш парад схемотехники High-End одноламповый усилитель В. Борисова (Р-3/76) на лампе типа 6Ф5П, в баллоне которой находятся две самостоятельные лампы - триод и пентод с общей нитью накала. Триод используют в каскаде предварительного усиления напряжения, пентод - в каскаде усиления мощности. Чувствительность усилителя 100 мВ. Выходная мощность, измеренная при входном сигнале частотой 1000 Гц, - 1,5 Вт при коэффициенте нелинейных искажений менее 3%. Полоса частот равномерно усиливаемых колебаний 50...20 000 Гц.

На вход усилителя можно подавать сигнал от пьезоэлектрического звукоснимателя или от других источников сигналов звуковой частоты. Честно говоря, такая схема рекомендована автором для начинающих, однако, в ней налицо все признаки схемотехники High-End, если, конечно, добавить соответствующую технологию. Да и начинать ведь с чего-то нужно.

Итак, принципиальная схема усилителя приведена на рис.4. Напряжение звуковой частоты поступает на двухгнездную колодку Ш1, параллельно которой включен переменный резистор R1, являющийся регулятором громкости. С движка резистора сигнал подается на управляющую сетку триода Л1а и усиливается им. Чем выше (по схеме) находится движок резистора, тем большее напряжение сигнала на управляющей сетке. Кстати, обозначения на схеме и изображения элементов выполнены в тех стандартах, которые применялись в момент опубликования использованных материалов.

Для нормальной работы радиолампы на ее управляющую сетку необходимо подать отрицательное по отношению к катоду напряжение смещения. В данном усилителе начальное смещение образуется при прохождении анодного тока через резисторы R3 и R4. Управляющая сетка триода соединена через резистор R1 с "заземленным" проводником и на ней, следовательно, относительно катода действует отрицательное напряжение, равное падению напряжения на катодных резисторах -1,7 В.

Из-за введения резисторов R3 и R4 между катодом и управляющей сеткой лампы возникает отрицательная обратная связь по переменному току, снижающая усиление каскада. Для ослабления действия этой обратном связи параллельно резистору R3 подключен конденсатор С1.

 Резистор R2 выполняет роль нагрузки анодной цепи триода. Создающееся на нем напряжение усиленного сигнала через разделительный конденсатор С2 подается на управляющую сетку пентода Л1б. Усиленный им сигнал НЧ через выходной трансформатор Тр1 поступает на звуковую катушку электродинамической головки прямого излучения Гр1 и преобразуется ею в звуковые колебания. Резистор R8 и конденсатор С7 этого каскада выполняют такую же функцию, что и аналогичные им детали первого каскада.

С помощью конденсатора С6 и резистора R6 создается отрицательная обратная связь по переменному току, необходимая для регулирования тембра звука в области высших частот. Чем выше (по схеме) находится движок переменного резистора R6, тем большее напряжение обратной связи поступает на сетку пентода, тем меньше усиление каскада на высших частотах рабочего диапазона. В таких случаях говорят, что высокие частоты усиливаемого сигнала "срезаются".

Резистор R9, соединяющий незаземленный вывод вторичной обмотки выходного трансформатора с резисторами R3, R4, создает вторую цепь отрицательной обратной связи. Охватывая оба каскада, она позволяет получить более равномерное усиление сигналов во всем диапазоне рабочих частот и уменьшить нелинейные искажения.

Усилитель питается от сети переменного тока напряжением 220 В. Блок питания образуют трансформатор Тр2 и двухполупериодный выпрямитель на диодах Д1 - Д4, включенных по мостовой схеме. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С8. Постоянное напряжение подается на анод пентода Л1б (через обмотку I выходного трансформатора) непосредственно с конденсатора С8, а на экранирующую сетку пентода - через развязывающий фильтр R7C4. Анодное напряжение на первый каскад усилителя подается через дополнительный развязывающий фильтр R5C3. Применение развязывающих фильтров позволяет предотвратить паразитную обратную связь между каскадами через общий источник питания.

Лампа накаливания Л2, включенная параллельно обмотке III трансформатора, выполняет роль индикатора включения усилителя.

Для блока питания можно использовать трансформатор мощностью 40-60 Вт любого типа, в том числе и от ламповых приемников или радиол. На обмотке II должно быть переменное напряжение 190-210 В, на накальной обмотке III - 6,3 В. Можно применить и самодельный трансформатор, выполненный на сердечнике Ш22Х40. Для напряжения сети 220 В обмотка I должна содержать 1040 витков провода ПЭВ-1 0,25, обмотка II - 965 витков ПЭВ-1 0,15, обмотка III - 34 витка ПЭВ-1 0,6.

Выходной трансформатор Тр1 - ТВЗ-2-1 (унифицированный выходной трансформатор звукового канала телевизоров). Его можно заменить трансформатором от любого лампового радиоприемника или телевизора с однотактным выходным каскадом в усилителе НЧ.

 Большая часть постоянных резисторов и электролитические конденсаторы С1 и С7 смонтированы на самодельной монтажной плате, размещенной в подвале шасси возле ламповой панельки. Конденсатор С2 припаян непосредственно к выводам 1 и 9 ламповой панельки (рис 4), конденсатор С5 - к выводам первичной обмотки выходного трансформатора, резисторы R7 и R5 - к выводам положительных обкладок конденсаторов С8, С4 и СЗ. Держатель предохранителя с предохранителем и выключатель питания В1 находятся на задней стенке шасси.

Не следует забывать, что в цепях питания усилителя действуют достаточно высокие напряжения. Поэтому, приступая к испытанию и налаживанию усилителя, надо быть особенно внимательным и, разумеется, не касаться проводников с повышенным напряжением. При замене деталей или изменениях в монтаже усилитель должен быть отключен от сети.

После проверки монтажа по принципиальной схеме резистор R9 следует отпаять от резисторов R3 и R4, а конденсатор С6 - от анода пентода. Спустя 40-50 с после включения питания, когда катоды лампы прогреются, в головке должен появиться слабый фон переменного тока, являющийся признаком работоспособности блока питания и выходного каскада усилителя. Если теперь движок переменного резистора R1 поставить в крайнее верхнее (по схеме) положение и коснуться его незаземленного вывода, например, пинцетом, то в головке должен появиться фон переменного тока. Это признак работоспособности усилителя в целом.

Теперь движок регулятора громкости следует поставить в крайнее нижнее (по схеме) положение, измерить и, если надо, скорректировать режимы работы лампы. Рекомендуемые напряжения па ее электродах, указанные на принципиальной схеме, измерены относительно общего ("заземленного") проводника питания вольтметром с относительным входным сопротивлением 10 кОм/В. Без ущерба для работы усилителя эти напряжения могут быть больше или меньше на 15...20%. Если измеренные напряжения; значительно завышены, следует ввести между выпрямителем и усилителем дополнительный развязывающий фильтр R10C9 (он показан на рис.4 штриховыми линиями) и подобрать резистором R10 (он должен быть мощностью 1 Вт) требующееся напряжение.

Напряжение смещения на катоде триода подбирают резистором R3, на катоде пентода - резистором R8.

Затем к входу усилителя можно подключить звукосниматель и проиграть грампластинку. Звук должен быть громким и плавно изменяться при вращении ручки переменною резистора R1. При восстановлении соединения резистора R9 с катодной цепью триода громкость звучания головки несколько уменьшится, а качество звука улучшится.

Если же после подключения резистора R9 появится самовозбуждение усилителя, значит между выходным и входным каскадами возникла положительная обратная связь и усилитель превратился в генератор колебаний НЧ. Чтобы устранить что явление, достаточно поменять местами подключение выводов обмотки II выходного трансформатора.

После восстановления соединения конденсатора С6 с анодной цепью пентода и проверки плавности регулирования тембра звука переменным резистором R6, налаживание усилителя можно считать законченным.

Для начала мы привели подробное описание принципа действия, конструкции и настройки, чтобы иметь пример того, как следует работать над собственной конструкцией. В дальнейшем те подробности, которые вполне может заменить личный опыт радиолюбителя, будут опускаться, больше внимания будет уделяться нюансам схемы и особенностям конструкции.

Множество схем, разработанных радиолюбителями, было предназначено для проигрывателей грампластинок, особенно переносных. Это объясняется тем, что исторически первые УМЗЧ ставились в патефоны, и получался так называемый радиограммафон. Примером такой схемы, которая питалась от сети 220 В, был двухламповый усилитель В. Михайлова (БЖР-5/59), показанный на рис.5. Эта схема с открытым входом, как и предыдущая, к тому же имеются и другие черты сходства обеих конструкций, поэтому обратим внимание на особенности.

Во-первых, отсутствует глубокая ООС с выхода усилителя ко входу, имеется только местная ООС в каждом каскаде - это R2 и R6, не имеющие блокировочных конденсаторов. Во-вторых, питание схемы, выходная мощность которой при коэффициенте нелинейных искажений 3% составляет 4 Вт, осуществляется по однотактной схеме, поэтому анодная обмотка Тр2 имеет столько же витков, как и первичная сетевая.

Конструктивной особенностью УМЗЧ, устанавливаемых в радиограммафонах, является расположение его вдали от приводного двигателя, насколько это возможно в ограниченном объеме чемоданчика, в котором заключена вся схема. Дополнительным фактором, защищающим УМЗЧ от наводок со стороны двигателя, является экранирование провода, идущего от звукоснимателя к R1 и далее к сетке Л1, а также всего усилителя в целом.

По-своему отличной от предыдущих выглядит схема батарейного проигрывателя Е. Додонова (Р-5/61), который изображен на рис.6. Судя по названию, питание устройства осуществляется от батареи, скорее всего, аккумуляторной, для чего в состав блока питания введен преобразователь-генератор переменного тока на напряжение 150 В.

 Две лампы невысокой мощности позволяют получить на выходе усилителя 1 Вт, что при достаточно высоком к.п.д. усилителя не слишком разорительно для аккумулятора. Высокий к.п.д. получается путем перевода оконечного каскада усилителя в режим работы класса С с углом отсечки около 60 град. Запас по мощности не реализуется полностью, так как для снижения искажений введена ООС с выходной обмотки трансформатора Тр1 на катод входной лампы Л1 через цепочку R14-C6.

В первом каскаде применена лампа 6Ж5П, которая имеет достаточно высокую крутизну статической ВАХ по сравнению с другими маломощными пентодами. Накал ламп запитывается непосредственно от батареи постоянного тока, поэтому нити накала обеих ламп включены последовательно.

Для устранения самовозбуждения по цепи питания служат конденсаторы СЗ, С5, С8, резисторы R12, R13. Преобразователь питания собран на импульсных транзисторах П4Б, которые можно заменить на любые р-п-р транзисторы с предельно допустимой мощностью 10 Вт.

Своеобразным развитием одноламповой темы является простой стереофонический усилитель (рис.7), приведенный Г. Гендиным в литературе "Самодельные УНЧ", МРБ, 1964. Здесь используется триод-пентод типа 6ФЗП, который позволяет развить мощность в 1,5 Вт в полосе частот 60...12000 Гц при входном сигнале 250 мВ.

 Этот усилитель сделан полностью под использование его для стереозвука. Для этого резистор регулятора громкости R1 выполнен сдвоенным, а в катодной цепи первого каскада стоит резистор R6 для подстройки стереобаланса между каналами. Сразу заметен недостаток - при воспроизведении монофонических программ работает только один канал, а второй при этом просто греет атмосферу.

Отсутствие охватывающей весь усилитель ООС создает риск самовозбуждения, поэтому в усилителе предприняты жесткие меры по его предупреждению. Во-первых, в цепи питания имеется фильтр с частотой среза 100 Гц, состоящий из дросселя Др1 и емкостей С7, С8. Во-вторых, во входной цепи первого каскада осуществлена ООС через цепочки резисторов R4, R2 и балансный резистор R6. В-третьих, на сетке второго каскада действует ООС через делитель R7-R8. Для снижения влияния температурной нестабильности напряжения накала на параметры ламп параллельно обмоткам накала, выполненным отдельно для каждой лампы, подключены подстроечные резисторы R11 на 100 Ом. Их средняя точка соединена с массой через резистор R13, который является частью делителя напряжения анодного питания R12-R13. Такое подключение создает положительное смещение 20...30 В на средней точке накальной обмотки и позволяет подавить низкочастотный фон из-за наводок напряжения накала в цепи полезного сигнала.

В качестве выходного и трансформатора питания можно использовать такие же, как описаны в схеме В. Борисова, добавив к силовому трансформатору дополнительную обмотку накала.

Более продвинутой разновидностью этой схемы является стереофоническая приставка А. Воробьева-Обухова, которая рассчитана на воспроизведение стереофонических записей с помощью обычной монофонической системы (Р-10/72). Это уже достаточно сложный усилитель, но еще сохраняет такие формальные признаки простого, как, например, наличие единственной лампы в канале, малая мощность, ограниченное количество деталей.

Работа приставки основана на свойстве стереоэффекта проявляться на частотах выше 200-300 Гц. Это явление позволяет для усиления частот ниже 200-300 Гц использовать монофонический усилитель, а для усиления частот свыше 200-300 Гц - два простейших усилителя приставки со стереофонической акустической системой. Устройство акустических систем в этом случае резко упрощается, поскольку большинство усложнений в них вызвано необходимостью хорошего воспроизведения частот до 200-300 Гц, о чем заботиться не приходится, так как с этой задачей с успехом справляется отдельный усилитель НЧ. Приставка (рис.8 ) содержит два одноламповых усилителя на лампах Л2 и Л2' и смесительный каскад на лампе Л1. При воспроизведении грамзаписи низкие частоты правого и левого каналов звукоснимателя поступают на смесительный каскад и далее на вход усилителя НЧ радиолы. Высокие частоты правого и левого каналов усиливаются раздельными усилителями НЧ приставки. Низкие частоты отфильтровываются цепочками C6R6, C6'R6' и цепью автоматического смещения, благодаря малой емкости конденсаторов СЗ, СЗ' и С4, С4'. Потенциометры R2, R2' служат для регулировки громкости. С помощью потенциометров R10, R10' можно установить стереобаланс и необходимую максимальную мощность за счет регулировки глубины обратной связи в усилителях приставки. Выход смесительного каскада рассчитан на подключение к усилителю с входным сопротивлением не ниже 470 кОм. Питается приставка от выпрямителя усилителя.

 При монтаже особое внимание следует обратить на экранировку сигнальных цепей ламп приставки. Шнур, соединяющий выход приставки с усилителем, необходимо выполнить экранированным проводом. Имеет смысл заземлить среднюю точку накальной обмотки силового трансформатора усилителя, либо подать на нее положительное смещение 10-20 В от источника анодного питания, как в предыдущей схеме. Громкоговорители должны иметь сопротивление звуковой катушки 4-6 Ом. В качестве потенциометров R2, R2' используются спаренные резисторы СП-3-7.

Следующий УМЗЧ без выходного трансформатора Л. Кононовича (Р-6/59) с еще большой натяжкой можно назвать простым. Он содержит три лампы, тонкомпенсированный регулятор громкости, раздельный регулятор тембра по нижним и верхним частотам и своеобразную схему выходного каскада, собранную из последовательно включенных ламп типа 6П18П, которая получила название "Тандем" (рис.9). Возможность бестрансформаторного включения громкоговорителя в таких схемах объясняется тем, что при наличии конденсатора большой емкости С14 обе лампы Л2 и ЛЗ оказываются включены по переменному току параллельно, что снижает выходное сопротивления "Тандема" до величины меньшей, чем сопротивление ведущей лампы Л2. Режим ее выбран таким образом, что выходное сопротивление каскада близко к 100 Ом, а нагрузкой его служат два включенных последовательно громкоговорителя на 16 Ом каждый.

 Такие схемы не имели большого распространения, потому что получить выходное сопротивление в мощных каскадах менее 600...1000 Ом не удается, а для подключения к ним необходимы специальные высокоомные громкоговорители. В данной схеме за счет приближения режима лампы Л1 к насыщению, существенному рассогласованию выходного сопротивления и нагрузки и наличию глубокой ООС с выхода усилителя на катод лампы Л1б выходная мощность снижена до 2 Вт. К достоинствам данной схемы можно отнести широкую полосу усиливаемых частот 30...20000 Гц, которую ограничивают только разделительные конденсаторы. Также положительным качеством является большая глубина регулировки тембра, которая достигает 20 дБ. И, наконец, существенным достоинством является большой запас устойчивости усилителя во всей полосе частот. Перечисленные достоинства обеспечивают высокое качество звучания УМЗЧ.

В заключение обзора простых схем приведем "иностранный" образец радиолюбительского творчества, который был опубликован в Р-1/65. Это стереофонический усилитель болгарина И. Кусева. Усилитель (рис.10) предназначен для стереофонического и монофонического воспроизведения программ радиовещательных станций и граммофонных пластинок. Максимальная выходная мощность каждого канала усилителя 6 Вт при коэффициенте нелинейных искажений не более 1%, номинальная мощность 1,5 Вт, при коэффициенте нелинейных искажений не более 0,8 %.

 Глубина регулировки тембра низших звуковых частот на частоте 20 Гц/дБ. Глубина регулировки тембра высших звуковых частот на частоте 16 кГц +12 дБ. Усилитель воспроизводит полосу звуковых частот 20...16000 Гц при неравномерности частотной характеристики не более 0,5 %.

Первый каскад обоих каналов усилителя выполнен на двух триодах лампы ЕСС82 по схеме катодного повторителя. На входах вторых каскадов усиления включены регуляторы частотной характеристики R9 - R10. Этому регулятору следует уделить особое внимание, так как он позволяет изменять частотную характеристику усилителя, не уменьшая величину обратной связи. Регуляторы тембра высших R25, R25a, и низших R21, R22 звуковых частот включены в цепи частотно-зависимой обратной связи между вторым и третьим каскадами усилителя.

Регулятор стереобаланса R37 включен между третьим и четвертым каскадами обоих каналов усилителя. Два последних каскада усилителя охвачены частотно-зависимой отрицательной обратной связью глубиной 20 дБ. Напряжение обратной связи с вторичных обмоток выходных трансформаторов подается в цепи катодов ламп предоконечных каскадов усилителя. Кроме плавной, в усилителе имеется ступенчатая регулировка тембра на четыре положения: "нормальное", "оркестр", "речь", "бас", позволяющая получить желаемый тембр звучания как высших, так и низших звуковых частот.

Выходные каскады каждого канала усилителя выполнены на лампах EL84 по ультралинейной схеме. Каждый канал усилителя нагружен на два громкоговорителя 6 Вт и 1,5 Вт. Чтобы улучшить звучание громкоговорителей их рекомендуется незначительно переделать, руководствуясь эскизами, приведенными на рис 11.

Лампу ЕСС82 можно заменить лампой 6Н1П, лампу ЕСС83 - лампой 6Н2П, лампу EL84 - лампой 6П14П. Кенотрон EZ81 заменяется двумя, параллельно соединенными кенотронами 5Ц4С или одним кенотроном типа 5ЦЗС. Применительно к отечественным лампам детали имеют следующие данные. Выходной трансформатор Тр1 (Тр2) собран на сердечнике, набранном из пластин Ш-20, толщина набора 25 мм (площадь окна 5,4 см2). Его первичная обмотка содержит 2500 витков провода ПЭЛ 0,18. Отвод к экранирующей сетке делается от 500-го витка, считая от вывода 2. Вторичная обмотка состоит из двух последовательно соединенных секций: 57 витков провода ПЭЛ 1,0 и 60 витков ПЭЛ 0,12. Выводы первой секции соединяются с зажимами П, к которым подключается и нагрузка - два параллельно соединенных громкоговорителя ЗГД-2 (или 4ГД-2).

Силовой трансформатор мощностью 120 Вт собран на сердечнике, набранном из пластин Ш-30, толщина набора 48 мм, площадь окна 14,6 см2. Обмотки содержат: сетевая - 440+320 витков провода ПЭЛ 0,69 + ПЭЛ 0,51; повышающая - 870+870 витков провода ПЭЛ 0,25; накала кенотрона -19 витков провода ПЭЛ 1,2; накала ламп: 24 витка ПЭЛ 0,96 и 24 витка ПЭЛ 0,72.

Дроссель фильтра Др1 собран на сердечнике Ш-19хЗО, зазор 0,2 мм. Его обмотка состоит из 4500 витков провода ПЭЛ 0,22. Дроссели в цепи сетевой обмотке силового трансформатора содержат по 110 витков провода ПЭЛ 0,12. Они намотаны на карбонильных сердечниках СЦГ-2.

Сложные схемы УМЗЧ

Одноканальные схемы УМЗЧ

К сложным схемам, в отличие от уже рассмотренных простых, можно отнести такие УМЗЧ, в которых присутствуют в совокупности как минимум три из пяти следующих признаков: имеется предварительный усилитель, выходной каскад собран по двухтактной схеме, полоса частот усиления разделена на два и более каналов, выходная мощность превышает 2 Вт, общее количество ламп в одном канале усиления больше трех. Впрочем, многоканальные схемы не так уже часто встречаются в радиолюбительском творчестве, хотя и чаще, чем это делала наша отечественная промышленность в былые годы. Но даже без этого признака, все равно предыдущая схема болгарина Кусева не вошла в число сложных, ведь в одном канале у нее всего 2,5 лампы, схема одноканальная, а выходной усилитель - однотактный.

А вот на первый взгляд более простая схема высококачественного УМЗЧ из сборника Гендина Г.С. (МРБ-1965) имеет достаточно отличительных признаков, чтобы ее можно было отнести к разряду сложных (рис.12). Выходная мощность усилителя, собранного на двух лампах 6ФЗП типа триод-пентод превышает 4 Вт, а качество звучания - выше всяких похвал. Усилитель предназначен для воспроизведения грамзаписи, поэтому его входной сигнал 250 мВ, полоса воспроизводимых частот 50...14000 Гц при неравномерности АЧХ 1 %, коэффициент нелинейных искажений не превышает 2 % при номинальной мощности.

 Наибольшую сложность при налаживании УМЗЧ с двухтактным выходом вызывает обеспечение симметричности обеих плеч усиления каскада. Перед конструктором стоят несколько задач, которые сложны сами по себе, а в совокупности они доставляют

сильную головную боль, ибо если их оставить нерешенными, то преимущества двухтактного каскада превращаются в свою противоположность. Напомню преимущества двухтактной схемы. Это и отсутствие четных гармоник в нагрузке, что уменьшает коэффициент нелинейных искажений, и отсутствие нечетных гармоник в цепи питания, что облегчает требования к блокирующим конденсаторам в фильтре источника питания и обеспечивает дополнительный запас устойчивости усилителя. На устойчивость работает, также уменьшение выходной емкости ламп, что существенно влияет на работу УМЗЧ на высоких частотах. И, наконец, при двухтактном соединении ламп возрастает выходное сопротивление каскада, а это позволяет поднять добротность контура, образованного первичной обмоткой выходного трансформатора и параллельным ему конденсатором, и улучшить фильтрующую способность нагрузки в отношении высших гармоник полезного сигнала.

Решение задачи реализации достоинств двухтактной схемы рассмотрим на примере данного УМЗЧ. Во-первых, нужно подобрать лампы Л1 и Л2, вернее их пентодные части так, чтобы у них были одинаковыми характеристики, в частности, входное и выходное сопротивление и проницаемость, равенство которых позволяет надеяться на совпадение статических ВАХ обеих ламп. Во-вторых, следует обеспечить симметричный режим по постоянному току, то есть одинаковое анодное питание и смещение, причем, если не удалось подобрать совершенно идентичные лампы, а это гарантировано в большинстве случаев, то режим нужно подобрать так, чтобы привести характеристики ламп к идентичности. Как видно на схеме (рис.12), все режимные элементы и питающие напряжения обеих плеч одинаковые, но подчеркнем еще раз - это возможно только при идентичности характеристик ламп. Подстройка режимов до полной симметричности является самостоятельной задачей каждого, кто пытается повторить чужую схему. В-третьих, нужно обеспечить симметричность нагрузки, в качестве которой выступает первичная обмотка выходного трансформатора Тр1. Для этого наматывают первичную обмотку двойным проводом в количестве 1500 витков провода ПЭВ 0,15 на сердечнике Ш20х30 по 5 слоям в 500 витков, перемежая их 4 слоями вторичной обмотки по 24 витка каждый, всего 96 витков. Средней точкой первичной обмотки, к которой подводится напряжение питания, станет соединение начальных концов провода, а конечные выводы подсоединяются к анодам ламп. В-четвертых, на управляющие сетки обеих ламп выходного каскада напряжение возбуждения подается в противофазе, поэтому с анода триода Л1 большая часть сигнала подается напрямую на сетку пентода Л1, а часть его с подстроечного резистора R12, который регулирует амплитуду входного сигнала на сетке пентода Л2, подается на фазоинвертор - триод лампы Л2. Кроме того, в цепи сетки пентода Л2 для выравнивания фазовых соотношений при прохождении входным сигналом неидентичных цепей добавлена цепочка R9-C5. Вот теперь можно считать двухтактный каскад симметричным и наслаждаться качеством звучания.

Однако, это еще не все. Для того, чтобы УМЗЧ работал еще устойчивее при таких предельных для ламп 6ФЗП значениях выходной мощности, весь усилитель охвачен ООС с выхода на катод входного триода Л1 через делитель R7-R4, а с него на сетку через резистор R3. Местные ООС имеются также в каждом каскаде. Вызывает уважение и фильтр в цепи питания С10-Др1-С11, уменьшающий коэффициент пульсаций анодного напряжения до 0,1%.

Следующий УМЗЧ для воспроизведения грамзаписи Г. Крылова едва ли сложнее предыдущего. Выходная мощность его 6 Вт при коэффициенте нелинейных искажений 3%; при выходной мощности 4 Вт коэффициент нелинейных искажений 1%. Неравномерность частотной характеристики в диапазоне от 25 гц до 16 кГц - 1 дБ. Чувствительность с входа - 170 мВ. Уровень фона -55 дБ. Особенностью усилителя (рис.13), который состоит из каскада предварительного усиления, двухтактного выходного каскада и выпрямителя, является своеобразная схема возбуждения оконечного каскада без использования фазоинвертора.

Сигнал с регулятора громкости R1 подается на управляющую сетку лампы типа 6Ж1П, усиливается ею и поступает на управляющую сетку выходной лампы Л2 типа 6П15П. Напряжение сигнала с катода лампы Л2 поступает далее на катод лампы ЛЗ.

Напряжение сигнала U подаваемое на лампу Л3, можно определить из формулы: U= (I1 - I2)/(R7 + R8), где I1 и I2 - переменные составляющие токов Л2 и ЛЗ. Увеличить это напряжение не представляется возможным, поскольку для хорошего использования лампы ЛЗ ток I1 должен быть близок к I2, а увеличивать сопротивление резистора R8 нельзя из-за снижения анодного напряжения. Стало быть, данная схема представляет интерес только при использовании ламп с большой крутизной, работающих при малом напряжении возбуждения. Из распространенных ламп этому требованию удовлетворяет пентод 6П15П.

Для уменьшения нелинейных искажений и снижения выходного сопротивления усилитель охвачен отрицательной обратной связью глубиной 14 дБ. Напряжение обратной связи снимается с вторичной обмотки выходного трансформатора и через резистор подается на катод лампы Л1.

Силовой трансформатор собран на сердечнике из пластин Ш32, толщина набора 32 мм, окно 16x48 мм. Сетевая обмотка содержит 880, а анодная 890 витков провода ПЭЛ 0,33, накальная обмотка состоит из 28 витков провода ПЭЛ 0,8.

 Выходной трансформатор (рис.14) выполнен на сердечнике из пластин Ш26, толщина набора 26 мм, окно 13X39 мм. Первичная обмотка содержит 1200Х 2 витков провода ПЭВ-2 0,19, вторичная - 88 х 3 витков провода ПЭВ-2 0,47. Необходимо строго выдержать равенство чисел витков секций вторичной обмотки и соединить секции параллельно.

Усилитель смонтирован на шасси из алюминия толщиной 1,5 мм размером 240x92X53 мм. Первый каскад должен быть максимально удален от силового и выходного трансформаторов. Корпус потенциометра R1 следует соединить с шасси.

Расстояние между силовым и выходным трансформаторами должно быть не менее 15 мм. Оси их катушек должны быть взаимно перпендикулярны.

Налаживание усилителя сводится к регулировке величины обратной связи изменением сопротивления резистора R10. Если усилитель возбуждается, то выводы вторичной обмотки выходного трансформатора следует поменять местами. Чтобы избежать самовозбуждения усилителя на ультразвуковых частотах, глубину обратной связи не следует делать более 15 дБ.

Мостовой выпрямитель на диодах Д209 можно заменить селеновым выпрямителем ABC - 120-270. Конденсаторы С5, С6 желательно заменить одним конденсатором емкостью 150 мкФ на напряжение 300 В. Громкоговорители акустического агрегата должны иметь полное сопротивление 8-10 Ом. Автор применил два громкоговорителя 5ГД10, соединенные последовательно.

Классическое использование свойств двухтактной схемы можно наблюдать в "простом" УМЗЧ Ю. Михайлова (Р-8/57). В этом 6-ваттном усилителе (рис.15) на входе стоит лампа Л1 - двойной триод 6Н2П, одна половина которого возбуждает одно плечо оконечного каскада ЛЗ и вторую половину этой же лампы Л1, последняя в свою очередь служит фазоинвертором для возбуждения лампы Л2. Путем подбора резисторов R6, R11 подбирается режим обеспечения симметричного возбуждения двухтактной схемы.

Особенностью схемы является наличие раздельного регулятора тембра на входе УМЗЧ, величина входного напряжения при этом достигает 125 мВ. Кроме того, для обеспечения устойчивости усилителя в широком диапазоне частот введена частотно-зависимая ООС R5, R11, R15-C9, R16-C10. Показательным для такой простой схемы является использование накальной цепи оконечного каскада с симметричным заземлением средней точки, а для входного каскада используется пониженное напряжение накала 5 В для снижения уровня внутренних шумов лампы Л1. Как и в предыдущей схеме катоды обеих ламп оконечного каскада Л2 и ЛЗ подсоединены к одному резистору R12, что обеспечивает дополнительную регулировку симметричности режима.