Усилительно-коммутационное устройство мощностью 2х10 Вт.
Евгений Мерзликин.
В 1980 г. в нашей промышленности активно велось проектирование и подготовка к производству кассетных магнитофонов высшего и первого класса. Одним из таких магнитофонов был "Электроника-111. Стерео". Самая передовая база комплектующих (на то время) и ЛПМ немецкой разработки, применение японских сендастовых универсальных головок позволяли надеяться на высокие эксплутационные характеристики. Что из этого получилось - я потом как нибудь поделюсь. Но вот проблемма, "111" сконструирована как дека - магнитофонная приставка с усилителями на стереотелефоны. В то время и родился этот усилитель, как мощный оконечный усилитель для самодельных кассетных автомобильных проигывателей, а затем на его основе усилительно-коммутационное устройство. Оно не лишено некоторых недостатков, но ввиду своей простоты и доступности комплектации пользовалось большим интересом местных (г.Воронеж, НПО "Электроника") радиолюбителей. Только мною было изготовлено более 40 экземпляров в качестве магарычей и свидетельствования хорошего отношения. Правильно собранная конструкция не нуждается в регулировке, кроме установки уровня индикаторов.
Итак. УКУ изотовлено в габаритах магнитофона "Электроника-111. Стерео" - 300х220х60 мм. Верхняя и нижняя крышки использовались от того же манитофона. Передняя, задняя и боковые панели собственного изготовления.
Принципиальная схема приведена на рис. 1.
УКУ состоит из схеммы коммутации, предварительного усилителя, пассивного темброблока, усилителя мощности, индикатора уровня выходного сигнала и блока питания.
Схемма коммутации построена на основе микросхемы К547КП1В - электронного коммутатора. Входные сигналы подаются на четыре входа - Вх1...Вх4. Управляющие входы электронного коммутатора К547КП1В (2, 5, 8, 13)соеденины через резисторы R5...R8 - 33 кОм со средней точкой местного параметрического стабилизатора на стабилитронах VD1,VD2 (Д814Д Д814Д соответственно), одновременно осуществляющем развязку по питанию и стабилизацию входного напряжения (рабочей точки) предусилителя на микросхеме А3 К157УД2. (В принципе, здесь и далее можно использовать вместо 33 кОм, любые, но одного номинала в диапазоне 22...100 кОм). Таким образом ключи на полевых транзисторах закрыты и не пропускают сигналы с входов 1...4. Для подачи входного сигнала (Вх1...Вх4) на соответствующий канал предусилителя нужный управляющий вход электронного коммутатора заземляется соответствующим переключателем (S1...S4 - типа П2К с зависимой фиксацией), полевой транзистор окрывается и входной сигнал с соответствующего входа (уровень 200...500 мВ) поступает на вход предусилителя - инвертирующий вход операционного усилителя, имеющего возможность работать, как сумматор входных сигналов при нажатии нескольких переключателей S1...S4 одновременно.
Предусилитель на половине микросхемы А3 К157УД2 выполнен по схеме инвертирующего усилителя с усилением около 10. Он необходим для подачи на пассивный темброблок напряжения сигнала порядка 2...5 В. Одновременно предусилитель работает как сумматор входных сигналов при нажатии нескольких клавиш переключателя S1...S4. Возможно подача синала с дополнительного микрофонного предусилителя на малошумящем транзисторе (для простоты на схеме не указан, да и на практике применялось только несколько раз).
электронный фильтр-стабилизатор на транзисторе VT5 и стабилитронах VD1,VD2 и конденсатра С5. Возможно паралельно стабилитронам подключение электролитического конденсатора емкостью 100 мкФ на напряжение 25 В.
Темброблок выполнен по классической пасивной схеме. Позволяет осуществлять раздельную регулировку по низким и высоким частотам, а так же регулировку громкости и баланса. Сигнал поступающий с предсилителя ослабляется темброблоком примерно на 20 дБ (10 раз). Расчитать элементы можно по соотношениям:
R11=R15=R14=R12/10=10*R13=2,2...4,7 кОм
10*С10=С11=С7=С8/10=0,022...0,068 мкФ
При этом частоты среза и глубина регулировок меняются незначительно.
Усилитель мощности собран на микросхеме А4 К157УД2 и выходном каскаде на транзисторах VT1...VT4. В свое время, была проведена большая работа по упращению схемы выходного каскада при сохранении основных эксплутационных характеристик усилителя мощности. Была выработана оптимальная схема состоящая из выходного каскада на транзиторах VT1...VT4 с коэффициентом усиления порядка 3 и работающем в режиме B. Режим задается напряжением база-эмиттер транзиторов VT1,VT2 (КТ315Г и КТ361Г), которое в свою очередь определяется током через диоды смещения VD3,VD4 задаваемым резисторами одинакового номинала R23,R24. Ток покоя выходного каскада порядка 5 мА, что явно недостаточно для полного открытия выходных транзиторов VT3,VT4. Искажения типа "ступенька" минимизируются глубокой отрицательной обратной связью (ООС) благодаря огромному запасу усиления операционного усилителя А4 К157УД2. Такая глубокая ООС может легко превратиться на высоких частотах в полохительную, что приведет к самовобуждению всего усилителя, особенно в момент перехода напряжения через среднюю точку выходного сигнала - в это момент транзисторы подзакрыты, петля ООС нарушается и возникает мгновенное значение очень большого усиления. Для снижения таких искажений собственное усиление выходного каскада скорректировано конденсаторами C17,C18 и конденсатором коррекции ОУ C15. Значение С15 необходимо подобрать как можно ниже - порядка 15...20 пФ.
Индикаторы собраны по логарифмической схеме с растянутой шкалой. Стрелочные приборы любые с током полного отклонения 100...200 мкА. На диодах VD5,VD6 выполнен выпрямитель по схеме удвоения напряжения. При номинальном напряжении на выходе (как правило 0 дБ) открывается диод VD7, который подключает дополнительный делитель - R31-переход диолда VD7. Подстроечный резистор R32 выставляют в такое положение, при котором при любых возможных максимальных уровнях выходного сигнала стрелка индикатора подхлдит к максимальному значению, но не зашкаливает.
Блок питания обеспечивает выпрямленное нестабилизированное напряжение в пределах 24...28 В. Этого достаточно для получения выходной мощности неискаженного сигнала порядка 8...10 Вт на нагрузке 4 Ом. Большие пульсации не оказывают влияния на качество выходного сигнала (если не считать некоторое снижение выходной мощности), так какоперационные усилители К157УД2 значительно ослабляют синфазную составляюшую и питание предусилителей осуществляется от маломощного стабилизатора, выполняющего роль электронног фильтра.
Конструкция. Корпус может быть любым, изготовленным из листового дюралюминия, стеклотестолита или тонкой стали. В описываемой конструкции корпус состоит из эбонитовых передней и задней панелей и боковых стенок с пазами для крепления нижней и верхней задвигающихся панелей из тонкой стали.
Резисторы темброблока и переключатели входов установлены на фальшпанели соотвтественно с лева и справа от индикаторов, которые установлены на передней панели по центру.
На задней панели установлены гнезда для подключения динамиков и входных сигналов, а также сетевой предохранитель.
Печатная плата изготовлена из листового стеклотекстолита размером 270х140 мм.
На ней устанавливаются все элементы включая силовой трансформатор, кроме переменных резисторов, переключателей входов индикаторов и гнезд.
Внешний вид УКУ без верхней крышки представлен ниже.
Здесь видно, что плата состоит из двух частей, условно разделенных радиаторами выходных транзисторов. Левая половина коммутатор входов, предусилители усилители мощности и темброблок.
Справа расположен силовой трансформатор, выпрямительные диоды, конденсаторы фильтров, выходные разделительные конденсаторы усилителя мощности и элементы логорифмического индикатора.
Расположение элементов показано ниже.
Детали. Резисторы МЛТ-0,125 или С1-5-0,125, переменные резисторы СП3-4дМ с кривой В (на регуляторе баланса B/C), электролитические конденсаторы К50-6 или К50-16. Желательно применить конденсаторы К50-35. Остальные конденсаторы - КМ-5 или КМ-6, возможно применение К73-10. Радиаторы от магнитофона "Электроника-321". Их площадь 80...100 кв.см на канал. Применение радиаторов такой малой площади стало возможным благодаря применению режима B выходного каскада. Выходные транхисторы нагреваются до 60...70° C! Желательно диоды VD3,VD4 расположить на том же радиаторе или в непосредственной близости от него. Этим мы сможем еще юолее повыстить температурную стабильность усилителя. Удивительно, но диоды VD3,VD4 вместе с питающими цепями R23,R24 можно полностью исключить. При этом нелинейные искажения незначительно возрастут, а их заметить можно только на фоне малого сигнала. Силовой трансформатор применен от магнитофона "Электроника-211. Стерео".
Настройка. Собранный усилитель начинает работать сразу и в настройке не нуждается. Индикаторы выходного значения настраиваются на верхнюю границу по максимальнму значению выходного сигнала. Неискаженная синусоида амплитудой 8...10 В на выходе должна установить индикаторы на отметку "0 дБ".
Попозже может быть вывешу фотографии всего комплекса с шильдами.
В 1980 г. в нашей промышленности активно велось проектирование и подготовка к производству кассетных магнитофонов высшего и первого класса. Одним из таких магнитофонов был "Электроника-111. Стерео". Самая передовая база комплектующих (на то время) и ЛПМ немецкой разработки, применение японских сендастовых универсальных головок позволяли надеяться на высокие эксплутационные характеристики. Что из этого получилось - я потом как нибудь поделюсь. Но вот проблемма, "111" сконструирована как дека - магнитофонная приставка с усилителями на стереотелефоны. В то время и родился этот усилитель, как мощный оконечный усилитель для самодельных кассетных автомобильных проигывателей, а затем на его основе усилительно-коммутационное устройство. Оно не лишено некоторых недостатков, но ввиду своей простоты и доступности комплектации пользовалось большим интересом местных (г.Воронеж, НПО "Электроника") радиолюбителей. Только мною было изготовлено более 40 экземпляров в качестве магарычей и свидетельствования хорошего отношения. Правильно собранная конструкция не нуждается в регулировке, кроме установки уровня индикаторов.
