|
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЛАМПОВОГО РАДИОПРИЁМНИКА РИГА-10 СОВМЕСТНО С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ УСИЛИТЕЛЕМ
В статье рассказывается о попытке получить звучание полупроводникового усилителя, по мягкости и тональному балансу сравнимое со штатным ламповым усилителем. В целом ничего оригинального не придумано, всего лишь собраны основные факторы, влияющие на звук. Результат оказался положительным.
Первая модернизация приёмника сделана достаточно давно - диапазоны с амплитудной модуляцией и присущими им шумами порядком надоели. Возникла идея добавить диапазон УКВ.
Для этого из автомобильной автомагнитолы "Гродно-301" демонтирован комплект из двух модулей. Первый модуль включает в себя усилитель ВЧ, гетеродин, смеситель:
Второй модуль - усилитель ПЧ с дробным детектором на выходе:
Размах выходного сигнала НЧ оказался достаточен для непосредственного подключения к входу усилителя лампового приёмника, а электронная перестройка частоты и наличие АПЧГ упростили конструктивную часть.
После доработки качество звучания приёмника существенно улучшилось. Под впечатлением захотелось добавить ещё и полупроводниковый усилитель. Причина была типичной: ламп уже мало, приёмник старый, а с транзисторным усилителем его можно "гонять" хоть сутками напролёт.
Для реализации использовалась появившаяся тогда микросхема К174УН14 в корпусе ТО-220. Схема включения самая простая, с однополярным питанием и электролитическим разделительным конденсатором на выходе.
Звук такого усилителя неприятно удивил: здоровенный ящик с внушительным динамиком работали не лучше трёхпрограммного громкоговорителя на стене. Просто отвратительно, хотя на слух и на экране осциллографа искажений замечено не было.
Несмотря на это, бестолковые рассуждения о "холодном транзисторе и тёплой лампе" во внимание принципиально не принимались; по результату сделаны основные выводы: - суммарная АЧХ усилителя лампового радиоприёмника, оказывается, далека от линейной. Особенно это было заметно в области низких частот - они просто исчезали с переключением на полупроводниковый усилитель; - возникла крамольная мысль о вреде низкого выходного сопротивлении усилителя. По крайней мере, автору в то время не приходилось читать о пользе его повышения. Хотя очевидно, что выходное сопротивление штатного лампового усилителя без глубокой ООС выше, чем выходное сопротивление операционного усилителя с обратной связью по напряжению. Собственно идея и заключалась в том, что характерная мягкость звучания есть результат умеренного демпфирования динамической головки ламповым усилителем.
Прочие соображения касались деталей практической реализации полупроводникового усилителя.
Всё это, конечно, увлекательно и замечательно, но тратить за один раз массу времени на бесполезное занятие невозможно, поэтому работа была заброшена.
* * *
Усилитель
Для новых экспериментов со звуком снова использованы модули УКВ от раритетной автомагнитолы Гродно-301. Поскольку результат заранее предсказать трудно, вся конструкция собрана в виде макета, а от лампового приёмника использована только акустическая система.
Рис. 1
Основные требования к конструкции усилителя: - двуполярное питание, чтобы обеспечить усилителю наиболее выгодный режим работы. К тому же исключается электролитический разделительный конденсатор на выходе. Источник питания должен успевать правильно реагировать на изменение нагрузки; - относительно большое выходное сопротивление. Ориентировочно, единицы Ом; - пассивный фильтр перед усилителем, для коррекции АЧХ; - явно ограниченная скорость нарастания входного напряжения. Максимально допустимое значение, для используемой микросхемы, не должно быть превышено.
Дополнения к приёмной части: - поскольку диапазон УКВ (FM1) почти опустел, а то, что осталось, без слёз слушать невозможно, нужен конвертер FM2 -> FM1; - индикатор точной настройки. Его наличие весьма желательно, поскольку упрощается не только эксплуатация приёмника, но и подстройка входных контуров и т.п.
Первое, с чем хотелось определиться - выходное сопротивление усилителя.
В радиоприёмнике Рига-10 применён динамик 8ГД. Его основные параметры: - номинальное электрическое сопротивление 12 Ом; - эффективный рабочий диапазон частот 50-7000 Гц; - неравномерность частотной характеристики не более 14 дБ; - номинальная мощность 8 Вт; - габаритные размеры 300х150 мм;
Энтузиасты даже измерили параметры Тиле-Смолла: - резонансная частота 64 Гц; - механическая добротность 4.17; - электрическая добротность 0.90; - полная добротность 0.74.
Радикальные аудиофилы однозначно выберут единственный метод поиска - многократные прослушивания за длительный период времени. Автор себе такую роскошь позволить не может, поэтому выбирать пришлось из множества "за и против".
В результате выходное сопротивление усилителя выбрано равным примерно половине значения сопротивления динамической головки, т.е. около 6 Ом. При этом, в частности, добротность акустической системы увеличивается до 1.
Схемотехнически можно повысить выходное сопротивление, добавив обратную отрицательную связь по току. Комбинируя величину отрицательной связи по напряжению и току, получаем требуемое значение выходного сопротивления при заданном коэффициенте усиления.
Второй вопрос - оптимальная АЧХ. Здесь те же проблемы: надо слушать, менять настройки и снова слушать. Для начала, характеристика фильтра принята в соответствии с кривой 1 на рис. 4.
Схема усилителя с фильтром показана на рис. 2:
Рис. 2
Коэффициент усиления на частоте 50 Гц с нагрузкой 12 Ом и регуляторе громкости в верхнем по схеме положении - 40 (32 дБ). Максимальный размах входного сигнала - 600 мВ. Выходное сопротивление - 6 Ом.
Фильтр R16...R18 C8...C11 не только корректирует АЧХ, но и ограничивает скорость нарастания напряжения на входе микросхемы DA1. В результате, при максимальной громкости, скорость нарастания выходного напряжения не более 5 В/мкс (R19 в верхнем по схеме положении; входной сигнал: меандр, размах 600 мВ).
Пробные прослушивания выявили слишком большой провал в области средних частот. Уменьшить ослабление можно при помощи дополнительной RC цепочки:
Рис. 3
Требуемый характер звучания подбирается резистором Rк. Указанные номиналы CкRк соответствуют кривой 2 на рис. 4. Такая АЧХ показалась автору наиболее оптимальной.
Рис. 4
По итогам прослушивания можно отметить следующее: - звучание в области низких частот откровенно порадовало. С уверенностью можно сказать, что такого звука от данной акустической системы слышать ещё не приходилось ни в ламповом, ни в полупроводниковом вариантах; - в области высоких частот ощущается некоторый завал, однако здесь нужно выбирать между звучанием "из раньшего времени" и современными представлениями о качестве. В последнем случае в акустическую систему необходимо добавить ВЧ динамик.
В целом работой автор остался доволен. В какой-то момент пришлось даже пожалеть о том, что в качестве источника не был использован приёмник с лучшими характеристиками. Наличие хорошего раздельного регулятора тембра позволило бы добиться максимально сбалансированного звучания в "оперативном режиме". А уж тонкомпенсированный регулятор громкости в этом случае просто необходим.
Конвертер. Индикатор настройки
Конвертер FM2 -> FM1 хотя и выполнен с размахом, на практике даже не потребовал корректировки. Изначально хотелось собрать устройство без катушек индуктивности, однако под рукой не оказалось кварцевого резонатора на частоту около 35 МГц. Поэтому колебательный контур L1C5 настроен на третью гармонику резонатора ZQ1, что даёт промежуточную частоту 33,18 МГц. Этого вполне достаточно для приёма большинства радиостанций диапазона FM2.
Перемычка J1 устанавливается для отключения генератора, при этом режим транзисторов VT3...VT5 по постоянному току не меняется и это даёт возможность использовать конвертер в качестве усилителя для диапазона FM1.
Рис. 5
Печатная плата разведена "по месту". Её размеры 45 х 45 мм. SMD элементы не использовались. На рис. 5 видно, что заметная площадь платы, тем не менее, осталась незанятой:
Рис. 6
Всё налаживание конвертера свелось к проверке режима транзисторов по постоянному току и подстройке конденсатора C5' до возникновения генерации. Окончательное положение движка лучше всего определить осциллографом по максимальному размаху синусоиды на коллекторе транзистора VT5.
Настраивать приёмник на слух не совсем удобно, поэтому в конструкцию добавлен индикатор настройки на двух светодиодах:
Рис. 7
При точной настройке на радиостанцию оба светодиода не горят. Пороговое входное напряжение - 50 мВ.
Источник питания
Отдельно пришлось задуматься об источнике питания всей конструкции. Вообще считается, что УНЧ выполненный в виде операционного усилителя сам хорошо подавляет пульсации питания и стабилизатор не нужен, поскольку разработка мощного стабилизированного ИП с хорошим откликом на импульсную нагрузку дело довольно проблематичное.
Тем не менее, учитывая: - высокоомную нагрузку усилителя (12 Ом); - высокое выходное сопротивление усилителя; - явно ограниченную скорость нарастания выходного напряжения усилителя; - наличие иных потребителей на шинах ±15 Вольт; - средний ток по шинам ±15 Вольт при "нормальной" громкости не более 200 мА питающие напряжения выполнены стабилизированными. Разумеется, интегральные стабилизаторы типа КРЕН здесь непригодны. Пришлось собрать стабилизатор из дискретных элементов:
Рис. 8
Основные параметры стабилизатора: - средний ток нагрузки (с указанным Т1) не более 1.5 А; - максимально допустимый ток нагрузки не более 4 А; - коэффициент стабилизации 100; - выходное сопротивление 0.01 Ом (f - 0 ... 80 кГц); - выходное сопротивление 0.01 ... 0.3 Ом (f - 80 ... 1000 кГц);
Защита от короткого замыкания не предусмотрена, поэтому при работе с ИП необходимо соблюдать известную осторожность: даже кратковременное КЗ по выходу неизбежно приведёт к пробою транзисторов. Блокировочные конденсаторы по цепям ±15 Вольт не нужны, а грамотный монтаж необходим.
Автор: Олег Иванов
|
