А. Бирюков

В связи с повышающимися требованиями, предъявляемыми к высококачественным усилителям звуковой частоты, возрос интерес радиолюбителей к борьбе с динамическими искажениями. Среди опытных радиолюбителей-конструкторов аппаратуры высшего класса сложилось мнение, что для обеспечения полного отсутствия динамических искажений необходимо полосу пропускания усилителя увеличивать по крайней мере до 100— 150 кГц при максимальной выходной мощности, минимуме гармонических искажений и сравнительно небольшой глубине отрицательной обратной связи (до 30 дБ).
В журнале «Радио» (1977, № 5, с. 47) была приведена схема возможного варианта такого усилителя, заимствованная из зарубежного журнала. Автором был разработан аналогичный усилитель на отечественных транзисторах. Его выходная мощность при напряжении источника питания 48 В составляет 20 Вт на нагрузке сопротивлением 8 Ом, относительный уровень помех — 78 дБ; чувствительность — 2В при максимальной выходной мощности и входном сопротивлении 5 кОм; полоса пропускания усилителя без отрицательной обратной связи— от 20 до 15000 Гц. Полоса пропускания усилителя, охваченного отрицательной обратной связью глубиной 30 дБ, от 20 до 150 000 Гц без видимых на экране осциллографа искажений и максимальной выходной мощности.
Принципиальная схема усилителя приведена на рис. 1. На его вход подают сигнал звуковой частоты напряжением не менее 2 В от предварительного усилителя. Первый каскад усилителя, в котором работают транзисторы T1 и Т2, дифференциальный. В эмиттерную цепь обоих транзисторов включены резисторы R7, R10

и генератор тока, собранный на транзисторе R3. Резисторы R7 и R10 образуют местную ООС, повышающую линейность каскада и улучшающую его симметричность. Генератор тока обеспечивает постоянство токов коллектора транзисторов первого каскада, что повышает стабильность работы всех каскадов усилителя. В этом каскаде, кроме того, осуществляется коррекция по опережению (конденсатор СЗ). Во втором каскаде усилителя работают транзисторы Т4 и Т5. Для симметричной раскачки транзисторов выходного каскада в этом каскаде применено «токовое зеркало», собранное на транзисторах Т6 и 77. Резисторы R13 и R14 образуют местную ООС. Коррекция по опережению осуществляется конденсатором С5. Транзисторы Т9 и Т10 выходного каскада включены по схеме с общим коллектором. Транзистор Т8, служащий для обеспечения температурной стабилизации выходного каскада, установлен на тепло-отводящем радиаторе транзистора Т9.
Весь усилитель мощности охвачен общей ООС по постоянному и переменному току. Сигнал ООС по постоянному току с выхода усилителя подается через резистор R12 на базу транзистора Т2 первого дифференциального каскада. Это напряжение сравнивается с напряжением на базе транзистора T1, создаваемым делителем R2—R4. Разностное напряжение усиливается и подается на базы выходных транзисторов, обеспечивая тем самым постоянство напряжения на выходе усилителя, равное половине напряжения источника питания. Сигнал ООС по переменному току, снимаемый с выхода усилителя, подается на базу транзистора Т2 через делитель R11R12. Отношение сопротивлений резисторов этого делителя определяет коэффициент усиления усилителя, охваченного ООС. Коэффициент усиления усилителя без ООС около 300. Для обеспечения чувствительности, равной 2 В, глубина ООС должна быть около 30 дБ.
Для предохранения усилителя от перегрузок предусмотрена система защиты, собранная на транзисторах Т11 и Т12. Работает она следующим образом. Пока ток коллектора транзистора Т11 не превышает ток срабатывания защиты, этот транзистор открыт и насыщен. Падение напряжения на нем не более 100 мВ. С увеличением тока коллектора транзистор выходит из насыщения, напряжение на участке эмиттер—коллектор увеличивается. Увеличивается, следовательно, и напряжение на базе транзистора 712. При этом транзистор T12 открывается сам и закрывает транзистор T11. Ток срабатывания защиты определяется произведением тока базы транзистора Т11 на его статический коэффициент передачи тока h21э. При номиналах резисторов, указанных на схеме, и коэффициенте передачи тока транзистора Т11 около 50, ток срабатывания защиты составит 6 А, что соответствует 25% -ной перегрузке стереофонического усилителя.
Блок питания усилителя образуют трансформатор Tp1 и два двухполупериодных выпрямителя, диоды которых включены по мостовой схеме. Напряжение на выходе основного выпрямителя (Д7 — Д10) 48 В, на выходе вспомогательного выпрямителя — около 6 В.
Ток покоя коллекторных цепей транзисторов Т4, Т5, Т6, Т7 должен быть несколько больше половины тока Iб 9,10. В описанном усилителе он выбран равным 30 мА. Падение напряжения на резисторах R14, R13, R17 и R18 должно быть около 1 В. При меньшем напряжении стабильность усилителя по постоянному току может быть недостаточной, повысится вероятность самовозбуждения, а при большем снижается коэффициент использования напряжения питания из-за увеличения падения напряжения на выходных транзисторах. Отсюда находим сопротивление резисторов:
Для повышения линейности дифференциального каскада коллекторный ток транзисторов T1 и Т2 должен в несколько раз превышать ток базы транзисторов Т4 и Т5. В связи с этим ток коллектора транзисторов T1 и Т2 описываемого усилителя выбран равным 6,5 мА. Ток коллектора транзистора ТЗ равен 13 мА и определяется напряжением на базе транзистора ТЗ и сопротивлением резистора R8: Um = 9,5 В; R8 = 0,75 кОм. Падение
напряжения на коллекторных резисторах R6 и R9 транзисторов Т1 и Т2 должно быть равно сумме падения напряжения на резисторах R13 (R14) и напряжения эмиттер—база транзисторов Т4 (Т5): 1 + 0,7 = 1,7 В. Сила тока,
текущего через резисторы R6 и R9, = 5,9 мА. Следовательно, R6 = R9 = ~ 300 Ом.
Номиналы остальных резисторов для любой другой выходной мощности усилителя могут быть такими, как указаны в схеме. Превышать выходную мощность усилителя более 25 Вт не следует, так как все каскады усилителя, кроме выходных, работают в классе А, и мощность, рассеиваемая на транзисторах Т4 — T7, может превысить максимально допустимую.
Большая часть деталей стереофонического усилителя смонтирована на печатной плате размерами 170Х

Х90 мм (рис. 2), выполненной из фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1,5 мм. Выходные транзисторы Т9 и T10 установлены на металлических пластинах площадью по 300 см2, выполняющих роль радиаторов. Транзисторы предварительного усилителя работают при значительных мощностях рассеяния, поэтому они тоже снабжены радиаторами. Мощность, рассеиваемая на транзисторах T1, Т2, ТЗ, около 200 мВт. Радиаторы этих транзисторов изготовлены следующим образом. От латунной трубки с внутренним диаметром 8 мм (для транзисторов ГТ321) и 8,5 мм (для транзисторов МП42) отрезают кольца высотой 6 мм. Наружную поверхность кольца лудят, а затем из медной луженой проволоки толщиной 0,6 мм делают спираль с внутренним диаметром 6 мм. Этой спирали придают кольцеобразную форму — тор, внутренний диаметр которого должен быть несколько меньше наружного диаметра кольца. Тор надевают на кольцо и пропаивают по контуру. Готовый радиатор крепят на корпусе транзистора клеем.
Транзисторы Т4, Т5, Т6 и Т7 устанавливают на общем радиаторе — пластине из листового алюминиевого сплава Д16АМ толщиной 1,5 мм. Площадь радиатора для стереофонического усилителя должна быть около 400 см2. Транзисторы Т6 и T7 изолируют от радиатора слюдой или в крайнем случае тремя слоями липкой ленты, предназначенной для склеивания магнитной ленты. Радиатор с транзисторами устанавливают непосредственно на печатной плате. На резисторе R15 рассеивается мощность около 600 мВт, поэтому он установлен на плате вертикально.
В усилителе можно использовать транзисторы с коэффициентом передачи тока не менее 30, причем у транзисторов Т9 и T10 он не должен отличаться более чем на 15%, а у транзисторов T1, Т2 и Т4, Т5 не более чем на 25%.
Транзисторы ГТ906 можно заменить транзисторами ГТ905 или П605, а КТ904 — транзисторами КТ907, КТ801, КТ606, КТ602. Если использовать транзисторы КТ602, максимальная мощность усилителя не должна превышать 15 Вт.
Транзисторы T11 и T12 монтируют на плате блока питания без радиаторов. Резисторы, используемые в усилителе, МЛТ-0,5 (R21, R22), МЛТ-1,0 (R15), МЛТ-2 (R23). Резисторы R19 и R20 изготовлены из нихромового провода диаметром 0,2 мм. Длина незалу-женной части провода 13 мм. При использовании медного провода его следует наматывать бифилярно, чтобы не сказывалась его индуктивность.
Мощность трансформатора Tp1 блока питания не менее 70 Вт (для стереофонического усилителя). Данные самодельного трансформатора: магнитопровод Ш32Х32, обмотка /— 1060 витков провода ПЭВ-2 0,34, обмотка //—195 витков провода ПЭВ-2 1,0, обмотка /// — 40 витков провода ПЭВ-2 0,5.
Налаживание. Перед подключением усилителя к сети движок подстроечного резистора R16 устанавливают в верхнее (по схеме) положение. В разрыв коллекторной цепи резистора транзистора Т9 включают амперметр на ток 0,5 А. Подбирая резистор R5, устанавливают на выходе усилителя напряжение, равное половине напряжения источника питания. Затем резистором R16 устанавливают ток покоя выходных транзисторов в пределах 100—150 мА. Далее проверяют падение напряжения на резисторах R13 и R14. Оно должно быть 1 В ± 10%. При большем отличии подбирают резистор R8.
Следует отметить, что конденсаторы СЗ и С5 необходимы только в случае самовозбуждения усилителя на высоких частотах. Их емкость может быть от десятков до тысяч пикофарад. При использовании транзисторов, указанных в схеме, генерация, как правило, не возникает. Если транзисторы Т4 и Т5 серии КТ801, а Т6 и T7 серии П605, то может возникнуть весьма устойчивая генерация, которую не удается сорвать подбором конденсаторов СЗ и С5. В таком случае сопротивление резисторов R7 и R10 следует увеличить до 50—70 Ом и повторить подбор конденсаторов. Для сохранения прежней глубины отрицательной обратной связи чувствительность усилителя надо уменьшить вдвое, увеличив сопротивление резистора R11.