Jarosław Adamczyk "Wysokojakościowy wzmacniacz m.cz."
Radioamator 5/1957

Rys. 1 Wygląd zewnętrzny wzmacniacza, wzmacniacza bez pokrywy i wzmacniacza od spodu

Dane techniczne

     Moc użyteczna wzmacniacza wynosi 8W przy zniekształceniach liniowych około 1,7%. Przy mniejszych wartościach mocy wyjściowej zniekształcenia są odpowiednio mniejsze. Przebieg współczynnika zawartości harmonicznych w zależności od mocy wyjściowej pokazany jest na rys.2.

Rys.2

     Pomiar przeprowadzono przy częstotliwości 400Hz i oporności obciążenia 22,5Ω (kolumna dźwiękowa). Charakterystyka częstotliwości jest regulowana w granicach ±20dB, oddzielnie dla tonów niskich i wysokich. Rys.3 przedstawia charakterystykę częstotliwości wzmacniacza. Krzywe a i c odpowiadają skrajnym położeniom pokręteł korektora, a krzywa b jest charakterystyką wzmacniacza wstępnego i stopnia końcowego. Pomiar przeprowadzono przy mocy wyjściowej 0,5W i generatorze załączonym na wejściu adapterowym.

Rys.3

     Wzmacniacz przystosowany jest do zasilania z sieci prądu zmiennego o napięciu 110V i 220V; moc pobierana z sieci wynosi około 65VA.
     Na wyjście można załączać głośniki o opornościach ceweczek 6Ω -15Ω - 22,5Ω.
Na rys.4 przedstawiono schemat ideowy wzmacniacza. Omówimy kolejno poszczególne jego stopnie.

Rys.4. Schemat ideowy wzmacniacza m.cz.

Wzmacniacz mikrofonowy

Stopień ten pracuje w układzie RC na lampie EF12(V₁); w zależności od potrzeby można go załączać za pomocą jednobiegunowego wyłącznika błyskawicznego, umieszczonego na przedniej ściance obudowy. Na wejściu tego stopnia znajduje się potencjometr R₁, służący do regulacji napięcia wejściowego. W obwodzie anodowym jest opornik obciążenia R₁₁, z którego sygnał przenosi się przez C₁ do następnego stopnia – korektora charakterystyki częstotliwości. Przy wyłączonym wyłączniku błyskawicznym anoda nie otrzymuje napięcia stałego i stopień wówczas nie pracuje.

Korektor charakterystyki częstotliwości

     Każdy wzmacniacz sygnałów dźwiękowych posiada mniej lub więcej nierównomierną charakterystykę częstotliwości, co w przypadku zbyt daleko posuniętej nierównomierności wpływa ujemnie na jakość odtwarzania i naturalność brzmienia audycji.
     Aby temu zapobiec, stosuje się układy korekcyjne, pozwalające na takie ukształtowanie charakterystyki częstotliwości, ażeby audycja została jak najwierniej odtworzona.
     W omawianym wzmacniaczu zastosowano specjalny stopień korekcyjny na lampie EF14 (V₂), pracujący na zasadzie selektywnego ujemnego sprzężenia zwrotnego i pozwalający (przy użyciu dwóch pokręteł) na ciągłą regulację przebiegu charakterystyki częstotliwości w dwóch niezależnych zakresach pasma. Do regulacji tonów niskich służy liniowy potencjometr R₆, a do regulacji tonów wysokich – potencjometr R₁₀. Obydwa potencjometry są umieszczone na przedniej ściance obudowy, obok regulatora głośności. Korektor pozwala zmieniać charakterystykę częstotliwości w zakresie ±20dB na krańcach pasma. Przy częstotliwości rozgraniczającej f=1000Hz wzmocnienie stopnia wynosi 1V/V, a dla częstotliwości krańcowych może wynosić około 20dB.
     Maksymalne napięcie wejściowe korektora nie może być większe niż 4V, przy dowolnej częstotliwości i dowolnych położeniach pokręteł regulacyjnych potencjometrów. W przeciwnym razie może nastąpić przesterowanie lampy i pojawienie się zniekształceń nieliniowych.

Wzmacniacz napięciowy

     Aby uzyskać małą oporność wewnętrzną lampy, pentodę EF12 zastosowano w połączeniu triodowym. Jest to konieczne z uwagi na dodatnie sprzężenie zwrotne w następnym stopniu, które mogłoby ulec zmianie w przypadku zastosowania pentody. Na wejściu znajduje się potencjometr logarytmiczny R₁₇, regulujący głośność audycji. Jest to regulacja jednoczesna dla obu napięć (z mikrofonu i adaptera).
     Ujemne przepięcie siatki sterującej uzyskuje się na oporniku R18, zablokowanym kondensatorem elektrolitycznym C₁₂. W obwodzie anodowym znajduje się opornik pracy R₁₉ połączony szeregowo z filtrem odprzęgającym R₂₁ i C₁₄. Z anody poprzez kondensator sprzęgający C₁₃ sygnał przechodzi na siatkę lampy V₄.
     Wzmacniacz sterujący V₄ i odwracasz fazy V₅ pracują na podwójnej triodzie typu 6SN7. W obwodzie anodowym każdej triody załączony jest opornik pracy o wartości 47kΩ (R₂₈ i R₂₉) oraz dzielnik napięć złożony z oporności R₂₆ i R₂₇, z którego część napięcia zmiennego odprowadza się na siatkę lampy V₅ pracującej jako odwracasz fazy. Ujemne przepięcie siatek sterujących uzyskuje się na opornikach R₂₄ i R₂₅. Oporniki R₂₄÷R₂₉ muszą mieć wartości podane w spisie. W wykonanym modelu w miejsce lampy 6SN7 zastosowano EDD111.

Stopień końcowy.

     Stopień końcowy pracuje w układzie przeciwsobnym w klasie AB na dwóch lampach typu EL11. Przy zastosowaniu lamp EBL21 nic w układzie się nie zmieni, ponieważ parametry ich są podobne. Siatki ekranowe lamp są załączone na odczep transformatora wyjściowego, dzięki czemu znajdują się pod działaniem zmiennego napięcia o częstotliwościach akustycznych. Pracująca w takim układzie pentoda wnosi małe z zniekształcenia nieliniowe przy prawie pełnej mocy wyjściowej. Uzyskuje ona właściwości pośrednie między triodą a pentodą, przy zachowaniu zalet jednej i drugiej. Ilość zwojów tego odczepu wynosi 0,2^.Z₁, gdzie Z₁ jest ilością zwojów między środkiem uzwojenia pierwotnego (+U_a) a anodą lampy.
     Przy odpowiednio nawiniętym transformatorze wyjściowym, zniekształcenia nieliniowe tego stopnia można sprowadzić do około 1,5%, przy maksymalnej mocy wyjściowej.
     Ujemne przepięcie siatek sterujących lamp końcowych uzyskuje się na oporniku R₃₂ załączonym między katodami a masą. W przypadku jednakowych lamp kondensator katodowy jest zbędny, ponieważ składowe zmienne się znoszą.

Ujemne sprzężenie zwrotne

     We wzmacniaczu zastosowano wielokrotne sprzężenie zwrotne równoważone, obejmujące lampę V₄ i stopień końcowy. Zasadnicze ujemne sprzężenie zwrotne obejmuje oba stopnie, a dodatnie sprzężenie zwrotne napięciowe – tylko przedwzmacniacz V₄. Napięcie ujemnego sprzężenia zwrotnego uzyskuje się za pomocą dzielnika napięciowego (opornik R₃₃ i R₂₄), załączonego między wtórnym uzwojeniem transformatora wyjściowego a katodą lampy V₄. Kondensator C₁₈ załączony równolegle do R₃₃ służy do korekcji fazy w zakresie największych częstotliwości pasma przenoszonego.
     Dodatnie sprzężenie zwrotne uzyskuje się za pomocą opornika R₂₃ i kondensatora C₁₅. Ponieważ lampa V₃ ma małą oporność wewnętrzną (trioda), więc wartość współczynnika dodatniego sprzężenia zwrotnego zależy głównie od oporności R₂₃ i R₂₂. Wzmacniacz pracujący z równoważonym sprzężeniem zwrotnym posiada równomierną charakterystykę w szerokim paśmie częstotliwości.

Zasilacz

     Zasilacz pracuje w układzie dwupołówkowego prostownika, z lampą AZ4. Wyprostowane napięcie jest filtrowane za pomocą dwuogniowego filtra złożonego z kondensatorów C₁₉÷C₂₁ i dławików Dł₁ i Dł₂. Lampy stopnia końcowego są zasilane z kondensatora elektrolitycznego C₂₀, a pozostałe lampy po dodatkowej filtracji.
     Transformator sieciowy nawinięto na rdzeniu o przekroju przyjmując 4,5zw/V. Potrzebną ilość zwojów dla każdego uzwojenia obliczono, mnożąc wartość napięcia przez 4,5zw/V. Uzwojenia transformatora: 2x350V/60mA, 4V/2,5A i 6,3V/3A. Średnicę drutu oblicza się ze wzoru:

gdzie I jest wielkością prądu płynącego w danym uzwojeniu.
     Po stronie sieci znajduje się dwubiegunowy wyłącznik sieciowy sprzężony z regulatorem głośności R₁₇ oraz bezpiecznik rurkowy 0,6A.

Szczegóły konstrukcyjne

     Całość zmontowana jest na metalowym chassis o wymiarach podanych na rys.5. Od góry wzmacniacz przykryty jest metalową obudową. Na przedniej ściance umieszczone jest okienko dla żaróweczki kontrolnej, wyłącznik błyskawiczny przedwzmacniacza mikrofonowego oraz trzy pokrętła:

• do regulacji głośności (R₁₇),
• do regulacji tonów niskich (R₆),
• do regulacji tonów wysokich (R₁₀).

Rys.5

     W wykonanym modelu zrezygnowano z regulacji napięcia wejściowego w stopniu mikrofonowym i w korektorze zakładając, że napięcia te są tak małe, iż nie nastąpi przesterowanie lamp, co zresztą potwierdziło się w praktyce. W miejsce pokazanych na schemacie potencjometrów (R₁, R₂) wstawiono równoważne oporniki. W obydwu przypadkach są one konieczne, gdyż spełniają rolę oporników upływowych siatek sterujących lamp V₁ i V₂.
     Przy montażu należy zwrócić uwagę, aby wszystkie zbyt długie przewody zostały dobrze zaekranowane. Należy również ekranować kondensatory sprzęgające C₁, C₁₁ i C₁₃ Przewody doprowadzające napięcie do żarzenia lamp powinny być skręcone bifilarnie i jeden z nich należy połączyć z chassis. Gniazdka wejściowe mikrofonu i adaptera są umieszczone z prawej strony chassis, a gniazdko wyjściowe z tyłu.
     Transformator wyjściowy powinien być wykonany bardzo starannie. O jego jakości decyduje indukcyjność rozproszenia; im mniejsza będzie jego wartość, tym mniejsze będą zniekształcenia liniowe w górnym zakresie częstotliwości akustycznych. Jedną z metod pozwalającą na zmniejszenie do minimum indukcyjności rozproszenia jest sekcyjne nawijanie transformatora.

Do nawinięcia transformatora wykorzystano rdzeń (rys. 6) o następujących wymiarach:

Wynika z tego, że przekrój rdzenia:

Q = b^.d = 6 cm²

     Aby zachować dobrą symetrię obydwóch uzwojeń, co jest konieczne przy układach przeciwsobnych, karkas należy podzielić na dwie części (przegrodą z bakelitu lub preszpanu). W jednej połówce podzielonego już karkasu nawijamy uzwojenie dla jednej lampy (z odczepem na siatkę ekranową), a w drugiej – dla pozostałej lampy.
     Rys.7 przedstawia schemat elektryczny transformatora (z podaniem ilości zwojów poszczególnych uzwojeń i średnicy drutu). Nawijanie wykonuje się w sposób następujący (rys. 8):
całe uzwojenie pierwotne (5340 zwojów) dzielimy na cztery części (a, b, c, d) po 1335 zwojów każda. Pierwszą część (1a) nawijamy w pierwszej połówce karkasu i wyprowadzamy jej końcówki, po czym w drugiej połówce nawijamy drugą część (1b) w kierunku przeciwnym. Należy pamiętać o zrobieniu odczepu dla siatek ekranowych po nawinięciu 590 zwojów, zarówno na części 1a jak i 1b. Następnie przystępujemy do nawinięcia wtórnego uzwojenia. Ilość zwojów tego uzwojenia dzielimy na dwie części: nawijamy je kolejno w poszczególnych sekcjach, łącząc koniec 2a z początkiem 2b. Początek 2a i koniec 2b służy do podłączenia ceweczki głośnika. Kierunek nawinięcia powinien być taki sam jak w części 1a. Odczepy na podłączenie głośników o różnej oporności ceweczek robimy tak, jak to podaje rys.7. Po nawinięciu wtórnego uzwojenia, nawijamy kolejno części 1c i 1d (podobnie jak 1a i 1b) z zachowaniem takich samych kierunków nawinięcia.

Rys. 8

     Poszczególne części uzwojeń powinny być dobrze odizolowane, aby nie nastąpiło przebicie. Indukcyjność rozproszenia takiego transformatora jest znikoma.

Spis elementów RC

• R₁ = 50kΩ - potencjometr
• R₂ = 100kΩ potencjometr
• R₃ = 500Ω/0,5W
• R₄ = 200kΩ/0,25W
• R₅ = 33kΩ/0,25W
• R₆ = 1MΩ lin. (potencjometr)
• R₇ = 33kΩ/0,25W
• R₈ = 5kΩ/0,25W
• R₉ = 0,47MΩ/0,25W
• R₁₀ = 0,5MΩ (potencjometr)
• R₁₁ = 0,1MΩ/0,5W±2%
• R₁₂ = 0,6MΩ/0,5W
• R₁₃ = 700Ω/0,5W
• R₁₄ = 20kΩ/0,5W
• R₁₅ = 0,5MΩ/0,5W
• R₁₆ = 80kΩ/0,5W
• R₁₇ = 0,5MΩ (log. potencjometr z wył.)
• R₁₈ = 500Ω/0,5W
• R₁₉ = 0,1MΩ/0,5W
• R₂₀ = 0,27MΩ/0,25W
• R₂₁ = 10kΩ/0,5W
• R₂₂ = 0,1MΩ/0,25W
• R₂₃ = 0,91MΩ/0,5 W±2%)
• R₂₄ = 2,2kΩ/0,5W
• R₂₅ = 1,5kΩ/0,5W
• R₂₆ = 0,39MΩ/0,25W ±2%
• R₂₇ = 0,47MΩ/0,25W ±2%
• R₂₈ = 47kΩ/0,5W ±2%
• R₂₉ = 47kΩ/0,5W ±2%
• R₃₀ = 0,47MΩ/0,5W ±2%
• R₃₁ = 0,47MΩ/0,5W ±2%
• R₃₂ = 150Ω/2W
• R₃₃ = 4,7kΩ/0,25W

Oporniki, przy których nie podano tolerancji, mogą mieć dokładność ±10%

• C₁ = 0,2µF/500V
• C₂ = 50µF/12V
• C₃ = 700pF/500V
• C₄ = 7000pF/500V
• C₅ = 0,2µF/500V
• C₆ = 120pF/250V
• C₇ = 0,1µF/500V
• C₈ = 0,2µF/500V
• C₉ = 50µF/12V
• C₁₀ = 0,1µF/500V
• C₁₁ = 0,2µF/500V
• C₁₂ = 50µF/12V
• C₁₃ = 5000pF/500V ±5%
• C₁₄ = 0,1µF/500V
• C₁₅ = 6000pF/500V ±5%
• C₁₆ = 30000pF/500V
• C₁₇ = 30000pF/500V
• C₁₈ = 220pF/250V
• C₁₉ = 16µF/450V
• C₂₀ = 32µF/450V
• C₂₁ = 32µF/450V

Kondensatory, przy których nie podano tolerancji mogą mieć dokładność ±10%.

Wykaz literatury

• Mgr inż. W Rotkiewicz – Technika odbioru radiowego, Tom II, str. 292: Układ ze sprzężeniem zwrotnym wielokrotnym równoważonym;
• Mgr inż. J. Kacprowski – Korektor charakterystyki przenoszenia toru fonicznego – Przegląd Teleksom. Nr 2/1954r.
• M.R. – Linearyzacja stopnia końcowego wzmacniacza m.cz.” – Radioamator Nr 9/1955r. i 10/1955r.
• Cykin – Transformatory małej częstotliwości.

[artykuły]

© 2004 FonAr Sp. z o.o. e-mail: waw@fonar.com.pl