Трансформаторные усилители на транзисторах мощностью 1 и 10 Вт
Бестрансформаторные усилители выгодно отличаются от трансформаторных усилителей. Они обладают меньшими габаритами, более высокими параметрами, но, как правило, содержат значительно большее количество транзисторов и каскадов (при одинаковой выходной мощности и чувствительности). Объясняется это тем, что в бестрансформаторных усилителях не всегда легко достичь оптимального согласования между отдельными каскадами.
Трансформаторные усилители, т. е. усилители с применением трансформаторов, позволяют хорошо согласовать между собой отдельные каскады, имеющие различные входные и выходные сопротивления, а также сопротивление оконечного каскада с нагрузкой, что обеспечивает оптимальные условия передачи мощности. Еще одно положительное качество трансформаторных усилителей — возможность получения от них значительных мощностей при сравнительно низких питающих напряжениях (порядка 9 — 12 В). Получить при таких напряжениях мощности порядка нескольких десятков ватт от усилителей без применения трансформаторов на высокоомных и низкоомных нагрузках практически Не удается.
Изготовление трансформаторных усилителей связано с дополнительными работами по намотке трансформаторов. Однако в тех случаях, когда применение таких усилителей оправдано (радиофикация автотранспорта, переносные усилители для радиофикации полевых станов, и пионерских лагерей и т. д.) и по условиям эксплуатации не предъявляются высокие требования к частотной характеристике, эта дополнительная работа себя полностью окупает.
На рис. 1 приведена схема трехкаскадного усилителя, предназначенного для использования в электромегафонах. Усилитель рассчитан на рабвту от микрофона типа ДЭМШ-la. Основные параметры усилителя: чувствительность. — 10 — 14 мВ, номинальная выходная мощность — I1 Вт при коэффициенте нелинейных искажений не более 7%, полоса частот — 70 — 5000 Гц. Питается усилитель от двух батарей типа «Рубин» либо от аккумулятора 8ЦНК-0,45. В режиме номинальной мощности усилитель потребляет ток, не превышающий 250 мА.
Как видно из принципиальной схемы, первые два каскада выполнены на транзисторах 77, Т2, включенных по схеме с общим эмиттером. Связь между каскадами — непосредственная. Для стабилизации рабочей точки транзисторов 77, Т2 и уменьшения искажений в эмиттер транзистора 77 включен резистор R1, наличие которого создает отрицательную обратную связь по постоянному и переменному току. Смещение на базу транзистора 77 подается с эмиттера транзистора Т2 через резистор R3. Между плюсом питания и резистором R4 включен дополнительный низкоомный резистор R7. Последний практически не влияет на режим работы первых двух транзисторов, но зато падение напряжения на нем используется для создания начального смещения на базах транзисторов ТЗ, Т4 выходного каскада. По переменному току резисторы R4, R7 зашунтнрованы конденсатором СЗ. Резистор R5 и конденсатор С2 образуют развязывающий фильтр.
Коллекторной нагрузкой транзистора 77 служит резистор R2, а транзистора Т2 — первичная обмотка согласующего трансформатора Tpl. Выходной каскад собран по двухтактной схеме на транзисторах ТЗ, Т4, Для согласования входного сопротивления двухтактного каскада с выходным сопротивлением предыдущего каскада используется вторичная обмотка II трансформатора Tpl. Средняя течка этой обмотки подключена к общей точке резисторов R4, R7.
Напряжение питания подводится к коллекторам транзисторов ТЗ, Т4 через первичную обмотку 7 выходного трансформатора Тр2, средняя точка которого соединена с минусом источника питания. Обмотка II трансформатора нагружена на динамическую головку прямого излучения 1ГД-28. Выходной каскад работает в режиме АВ, отличающемся экономичностью и сравнительно небольшими искажениями усиливаемого сигнала. При отсутствии переменного напряжения на базах транзисторов ТЗ, Т4 , их коллекторные точки определяются только смещением на указанных базах и не превышают 10 — 15 мА. Для снижения нелинейных искажений выходной и предоконечный каскады охвачены отрицательной обратной связью, напряжение которой снимается с вторичной обмотки выходного трансформатора Тр2 и через резистор R6 подается на базу транзистора Т2.
В усилителе можно использовать транзисторы МП41, МП41А МП42А, (Tl, T2); П213Б, П213, П4БЭ (ТЗ, Т4); резисторы УЛМ-0,125; конденсаторы ЭМ, К50-3 (С1 — СЗ) и К50-6 (С4). Трансформатор Tpl собран на сердечнике Ш6, толщина набора — 8 мм. Обмотка 1 содержит 1400 витков провода ПЭЛ 0,1; обмотка II — 250+250 витков провода ПЭЛ 0,18. Трансформатор Тр2 выполнен на таком же сердечнике. Обмотка 7 содержит 90 + 90 витков провода ПЭЛ 031, обмотка 77 — 60 витков провода ПЭЛ 0,51. Для намотки указанных трансформаторов можно использовать и сердечник Ш7Х7.
Все транзисторы, используемые в усилителе, должны иметь BСТ не менее 40. Для получения минимальных искажений важно, чтобы выходной каскад был симметричен. Для этого транзисторы ТЗ, Т4 должны иметь одинаковые параметры.
Подобный усилитель можно применить для увеличения мощности карманных приемников в полевых условиях, в различных переговорных устройствах и для других целей. Если усилитель предполагается использовать в электромегафоне, то его легко разместить в пластмассовом корпусе размерами 195x110X56 мм вместе с динамической головкой. Для удобства работы с электромегафоном выключатель или кнопку В1 размещают на рукоятке микрофона.
Налаживание усилителя при отсутствии осциллографа и звукового генератора (ЗГ) сводится к установке режима работы транзисторов по постоянному току, который должен соответствовать напряжениям, указанным на схеме, или отличаться от них не более чем на +15%. Режим работы транзисторов 77, Т2 устанавливают резистором R3. Затем измеряют ток (в точке «А»), протекающий в цепи коллекторов транзисторов T3l T4. Если он превышает 20 — 30 мА, то следует подобрать резистор R7. При установке режима цепь отрицательной обратной связи (резистор R6) надо отключить Ее восстанавливают, когда эту работу заканчивают. Если при включении обратной связи усилитель возбудится, нужно поменять местами выводы у вторичной обмотки выходного трансформатора.
Для получения минимальных искажений при работе усилителя следует подобрать резистор R6, определяющий глубину отрицательной обратной связи.
На рис. 2 приведена схема усилителя, который можно использовать для радиофикации массовых спортивных мероприятий в стационарных и полевых условиях, применять на полевом стане, в пионерском лагере, на радиоузле и т. д. Выходная мощность усилителя вполне достаточна для нормальной работы 40 трансляционных громкоговорителей мощностью 0,25 Вт или одного громкоговорителя Р-10.
Питание усилителя в полевых условиях можно производить от автомобильного аккумулятора напряжением 12 В. В стационарных условиях питание усилителя осуществляется от сети переменного тока с помощью специального выпрямителя.
Усилитель может работать от динамического микрофона «Мк», звукоснимателя «Зс» и других источников низкочастотных сигналов. Выходная мощность усилителя — 10 Вт при коэффициенте нелинейных искажений не более 6%, Полоса пропускания усилителя — 70 — 7000 Гц. Кратко остановимся на схеме усилителя, который содержит два каскада предварительного усиления, предоконечный и выходной каскады.
Первый каскад усиления собран на транзисторе 77. Напряжение с микрофона или звукоснимателя, подаваемое на вход усилителя, поступает через регулятор громкости R1 и разделительный конденсатор С1 на базу транзистора 77. Нагрузкой первого каскада усиления является резистор R4. Усиленное первым каскадом-напряжение выделяется на резисторе R4 и через конденсатор С4 подается на вход второго каскада. Второй каскад собран на транзисторе Т2. Нагрузкой его является первичная обмотка согласующего трансформатора Tpl. Предоконечный каскад (ТЗ) и выходной (Т4, Т5) мало чем отличаются от аналогичных каскадов в усилителе, рассмотренном выше. Предоконечный каскад связан с предварительным с помощью вторичной обмотки трансформатора Tpl.
Температурная стабилизация режимов работы транзисторов 77. Т2, ТЗ, Т4, То и необходимое смещение на их базы обеспечиваются резисторами R2, R3, R5, R6 — RH, R10 — R12 и R14 — R16.
В усилителе можно использовать транзисторы МП41А, МП42Б (77, Т2) с Вст не менее 50 — 60; П201АЭ, П213Б (ТЗ) и П4БЭ, П4ДЭ, П216В (Т4, Т5) с Вст не менее 30 — 40.
Транзисторы Т4, Т5 должны иметь идентичные параметры.
Резисторы RU, R12, R15, R16, имеющие нестандартные номиналы, — проволочные, остальные — типа УЛМ и МЛТ. Конденсаторы — типа ЭМ, К50-3, К50-6, КТК.
Трансформатор Tpl наматывают на сердечнике Ш8Х16. Обмотка I содержит 5000 витков провода ПЭЛ 0,07; обмотка II — 500 витков провода ПЭЛ 0,12. Трансформатор Тр2 имеет сердечник Ш12Х25. Обмотка I содержит 362 витка провода ПЭЛ 0,41; обмотка II — 36X2 витков провода ПЭЛ 0.72. Трансформатор ТрЗ выполнен на сердечнике Ш20Х25. Обмотка I содержит 65X2 витков провода ПЭЛ 0,72; еб-мотка II — 200 витков провода ПЭЛ 0,41 (для трансляционных громкоговорителей с входным напряжением 15 В).
Усилитель монтируют на текстолитовом основании 2 (рис. 3). К основанию крепится лицевая панель 1, угольник 6 с гнездами, трансформаторы и два радиатора 7 для транзисторов Т4, Т5. К радиаторам сверху привинчивается гетинаксовая монтажная плата 4, на которой размещаются детали предоконечного каскада. К колонкам 3 на плате 4 крепится гетинаксовая монтажная плата 5 с деталями предварительное усилителя. Радиаторы для транзисторов Т-1, Т5 (7) изготовляются из листовой латуни толщиной 2 мм, л радиатор для транзистора ТЗ (8) — из такого же материала, ни толщиной 1 мм. Внешние размеры радиатора 8 — 55X45 мм, высота — 20 мм, расстояние между ребрами — 5 мм. Отдельные пластины радиатора 8 скрепляют между собой заклепками. Поверхность радиаторов надо зачистить наждачной бумагой и особенно тщательно, отполировать места установки транзисторов.
Общий вид конструкции такого усилителя без кожуха приведен на рис. 4. После регулировки усилитель крепится к фанерному основанию и закрывается алюминиевым или дюралюминиевым кожухом. В кожухе делаются вырезы для гнезд Гн1 — Гн4, лицевой панели и отверстия для вентиляции. Кожух не должен касаться радиодеталей и радиаторов.
Налаживание усилителя сводится к установке коллекторных токов транзисторов Т1 — ТЗ и Т4, Т5, указанных на схеме рис. 2, с помощью резисторов R3, R6, R10 и К14 при отключенной отрицательной обратной связи (R13).Оптимальная отрицательная обратная связь, как-и в предыдущем случае, подбирается после установки режима.
Конструкция усилителя разработана Домом пионеров и школьников г. Свердловска.
Москва, Издательство ДОСААФ СССР, 1976 г. Г-50683 от 18/III-1976 г. Изд. № 2/7573 Зак. 760
