СЧ-ВЧ УМЗЧ с двухтактным ламповым выходным каскадом

Просмотров:
77
Добавлено:
12.07.2022
СЧ-ВЧ УМЗЧ
В статье приводится описание одного канала гибридного СЧ-ВЧ УМЗЧ с двухтактным ламповым выходным каскадом и встроенным двухканальным кроссовером. Частота разделения каналов регулируемая — от 70 Гц до 160 Гц. Кроссовер содержит активный фильтр Баттерворта второго порядка со скатом 12дБ/октава. Номинальная выходная мощность — 10 Вт, при этом на частоте 1 кГц коэффициент нелинейных искажений составляет 0,11 %.

Схема одного канала НЧ-ВЧУМЗЧ показана на рисунке. Кроссовер собран на полевых транзисторах VT1 и VT2, регулировка частоты разделения осуществляется сдвоенным резистором R2. Фазоинвертор собран на полевом транзисторе VT3, на лампах VL1, VL2 — дифференциальный каскад, выходной двухтактный каскад — на лампах VL3, VL4 со стабилизацией тока покоя. Применение встроенного кроссовера позволяет выделить НЧ-сигнал для последующего его усиления в низкочастотном УМЗЧ. Более подробно о работе такого кроссовера рассказано в [1]. В результате НЧ сигнал подаётся на внешний транзисторный усилитель, а средне- и высокочастотный усиливаются (СЧ-ВЧ) этим УМЗЧ. При двухполосном усилении существенно снижаются интермодуляционные и динамические искажения и, как следствие, уменьшаются суммарные искажения. При этом существенно повысятся общая мощность и качество звучания системы в целом.

СЧ-ВЧ УМЗЧ
Часто для повышения выходной мощности собираемого усилителя радиолюбители включают несколько ламп в параллель. Однако лампы от экземпляра к экземпляру имеют разброс параметров в пределах допусков. Поэтому необходимо подбирать лампы, близкие по своим параметрам. Но такое бывает довольно редко, и поэтому приходится выставлять ток каждой лампы индивидуально. Однако подобранные в пары лампы со временем всё равно приобретают разные электрические параметры. При этом не следует забывать ещё один немаловажный фактор — чем большее число ламп включено в параллель, тем меньшая снимаемая мощность с каждой лампы, т. е. имеют место увеличение затрат и недобор мощности. Вместе с тем, превышение допустимой рассеиваемой мощности на аноде вызывает ухудшение вакуума, снижение эмиссионной активности оксидного катода и появление ионного тока управляющей сетки. При конструировании усилителя следует учитывать, что параметры лампы изменяются не только в процессе старения, но и в процессе работы.

В процессе работы ламп выходного каскада имеется дрейф тока. С целью стабилизации тока выходных ламп в усилителе предусмотрена система автоматического контроля их тока. Применяя её, можно установить и большее число ламп в выходном каскаде.

В активном кроссовере на полевых транзисторах VT1 и VT2 входной сигнал делится на две части: низкочастотный и средневысокочастотный. Первый затем подают на активный сабвуфер или низкочастотный УМЗЧ, а второй сигнал с транзистора VT1 через конденсатор С7 поступает на фазоинвертор с разделённой нагрузкой, который собран на полевом транзисторе VT3. Конденсатор С7 и резисторы R12—R14 образуют фильтр верхних частот с частотой среза 70 Гц и крутизной 6 дБ/октава. Далее сигнал подаётся на дифференциальный каскад на двух лампах 6Н2П — VL1.1, VL1.2, VL2.1, VL2.2. На лампах VL2.1, VL2.2 собраны катодные повторители. На сетки и катоды ламп VL1.1, VL1.2 подаются противофазные сигналы, за счёт чего на анодах ламп VL1.1, VL1.2 формируются одинаковые выходные напряжения. Переходные конденсаторы С15, С22 и резисторы R35, R45 образуют фильтр нижних частот с частотой среза 70 Гц и крутизной 6 дБ/октава.

Выходной двухтактный каскад собран на лампах 6П14П, однако в нём можно применить и другие лампы, к примеру, 6П1П, 6П15П, 6П18П, 6П6С, 6ПЗС. Лампы Е1_84, Г807 также можно применить в УМЗЧ с корректировкой режимов. Мощность, постоянно рассеиваемая на аноде пентода 6П14П в условиях его нормальной работы, не должна превышать 12 Вт, максимально рассеиваемая паспортная мощность — 14 Вт. Анодный ток покоя каждой лампы — 26 мА. Напряжение анода — 350 В. Напряжение смещения на первой сетке — -12 В, постоянная рассеиваемая мощность на аноде — 9,1 Вт. Этот режим может быть принят в качестве основного рабочего режима лампы.

Дрейф токов в процессе работы выходного каскада приводит к разбалансу токов в первичных обмотках выходного трансформатора. Это, в свою очередь, приводит к увеличению нелинейных искажений в усилителе. Следовательно, необходимо применять меры по стабилизации токов в выходном каскаде (ввести ОС по постоянному току). Существует несколько способов стабилизации тока покоя. Один из методов — подача автоматического смещения на первую сетку посредством включения в катодную цепь резнетора, который зашунтирован конденсатором. Увеличить ОС по постоянному току возможно путём увеличения сопротивления этого резистора за счёт введения дополнительного источника напряжения -36 В. Ток покоя выходных ламп определяют резисторы R36, R44, включённые в катоды выходных ламп. Вторая цепь ОС по постоянному току вводится через экранную сетку. Эта ОС работает следующим образом. С катодов ламп VL3, VL4 постоянное напряжение подаётся на базы транзисторов VT6 и VT7. Соответственно при увеличении тока через лампы падение напряжения на резисторах R36, R44 увеличивается, ток через эти транзисторы также увеличивается, поэтому напряжение на экранных сетках уменьшается.

СЧ-ВЧ УМЗЧ
При использовании двух цепей управления обеспечивается высокая стабильность режимов работы ламп, т. е. независимость режима от изменения параметров ламп и деталей, входящих в выходной каскад. Для установки баланса тока покоя предусмотрены построечные резисторы R39 и R41. Резисторы R36 и R44, включённые в катоды ламп VL3, VL4, должны иметь одинаковое сопротивление, их необходимо подобрать с максимальной идентичностью. Ток покоя контролируется путём измерения напряжения на катодах ламп VL3, VL4. При равенстве токов покоя постоянные напряжения на катодах выходных ламп VL3, VL4 будут одинаковы. Индивидуальная установка тока в плечах выходного каскада позволяет установить и поддерживать ток покоя с небольшим разбалансом, который может потребоваться для компенсации неравенства магнитных потоков в первичных обмотках выходного трансформатора.

Для минимизации нелинейных искажений введена ООС, которая подаётся с выходной обмотки трансформатора на затвор транзистора VT3 через резистор R12. Чувствительность усилителя определяется этим резистором. Общая регулировка уровня громкости НЧ и СЧ-ВЧ каналов осуществляется входным регулятором уровня — резистором R1. Регулятором уровня может быть моторизованный сдвоенный переменный резистор ALPS или лестничный регулятор Никитина. Транзисторы IRFUC20 могут быть заменены транзисторами IRF540, IRF640.

Известно, что выходной трансформатор в ламповом выходном каскаде имеет большое значение, поэтому в усилителе применён заказной тороидальный трансформатор производства ООО ТОРЭЛ [2], г. Тверь. Трансформатор имеет следующие характеристики. Внутренний диаметр магнитопровода — 40 мм, внешний диаметр магнитопровода — 70 мм, высота — 32 мм. Габаритная мощность — 18,28 Вт. Нижняя частота полосы пропускания по уровню -2 дБ — 70 Гц. Индуктивность первичной обмотки — 47,46 Гн, индуктивность рассеяния трансформатора — 107 мГн. Анодные обмотки I и II намотаны проводом диаметром 0,28 мм, число витков — 1141. Активное сопротивление каждой обмотки — 43 Ом. Аналогично намотаны экранные обмотки III и IV — по 285 витков провода диаметром 0,16...0,28 мм. Число витков каждой вторичной обмотки V и VI — 51, провод — диаметром 1,18 мм. Активное сопротивление вторичной обмотки — 0,07 Ом. Для сопротивления нагрузки 4 Ом вторичные обмотки надо включить параллельно. Порядок намотки обмоток трансформатора следующий. Первая обмотка — вторичная V, вторая обмотка — экранная III, третья обмотка — анодная I, четвёртая обмотка — анодная II, пятая обмотка — экранная IV, шестая обмотка — вторичная VI.

Блок питания для этого усилителя каких-либо особенностей не имеет.
Теги:
Комментарии (0)
Написать
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Похожие темы: