Рис. 3.
В ходе прослушивания установлено явное превосходство усилителя № 1 над усилителями № 2 и 3 в чистоте и прозрачности передачи составляющих высших частот. Кроме того, для получения примерно одинаково сбалансированного (по тембру) звучания при работе усилителя № 1 частотная характеристика эквалайзера устанавливалась горизонтальной, а при работе усилителя № 2 требовался подъем на + 10 дБ в интервале частот от 1 до 16 кГц. Усилитель № 3 уступал по качеству звучания всем остальным.
Что касается ламповых усилителей № 4 и 5, то эксперты пришли к единому мнению: не был установлен лучший из них и, что самое главное, не было отмечено их превосходство над транзиторным усилителем № 1. В связи с этим было проведено дополнительное испытание усилителя № 1 на отсутствие «транзисторного» звучания, для чего он включался в тракт двухполосного лампового звуковоспроизводящего комплекса глубокой ЭМОС в обоих каналах и полосой пропускания по звуковому давлению 16…25 000 Гц. Структурная схема включения показана на рис.2. Нагрузка испытуемого усилителя А2 была составлена из резисторов R1 и R2, сопротивления которых подобраны из условия получения коэффициента передачи, равного 1.
В результате проверки были установлено, что включение усилителя № 1 в высококачественный звуковоспроизводящий тракт не приводит к каким-либо «транзисторным» искажениям разнообразных музыкальных программ. С другой стороны, измерения показали, что почти все технические характеристики этого усилителя такие же, как и усилителя № 2, однако его коэффициент гармоник не превышает 0,04% в полосе частот 20…20 000 Гц. Это значение коэффициента в указанной полосе частот является, видимо, тем порогом, за которым исчезает «транзисторное» звучание. Кстати, столь низкий коэффициент гармоник однозначно характеризует высокое качество усилителя НЧ независимо от того, ламповый он или транзисторный.
На основании изложенных выше основных принципов конструирования высококачественной низкочастотной аппаратуры Ю.Н. Митрофановым был разработан усилитель мощности, схема которого показана на рис.3. Основные технические характеристики усилителя следующие:
Номинальный диапазон частот, Гц:…………………………… 20…30 000
Номинальная выходная мощность, Вт, при 4 Ом, коэффициент
гармоник не более 0,02%, номинальный диапазон частот:……………… 60
Максимальная выходная мощность, Вт…………………………….80
Чувствительность, В……………………………………………………………0,7
Относительный уровень шумов, дБ…………………………………- 90
Предварительный усилитель описываемого устройства состоит из эмиттерного повторителя на транзисторе VI и симметричного двухтактного каскада на транзисторах разной структуры V2 и V3 с местными ООС по постоянному току (резисторы R11,R12 в эмиттерных цепях). Напряжение общей ООС подается из коллекторной цепи транзисторов V2, V3 в цепь базы транзистора VI через делитель, составленный из резисторов R1 – R3. Коэффициент усиления предварительного усилителя без этой ООС равен 100, коэффициент гармоник при максимальном сигнале в номинальном диапазоне частот – 0,15%, введение ООС уменьшает их соответственно до 5,5 и 0,01%. Симметрирование усилителя осуществляется подстроечным резистором R8.
Предоконечный каскад (V4 – V5) аналогичен по структуре предварительному усилителю. Его коэффициент усиления без ООС также равен 100, коэффициент гармоник – 0,1…0,15%, что достигнуто применением комплементарной пары транзисторов КТ814В, КТ815В (без какого-либо подбора). Эмиттерный повторитель (V4) в этом каскаде служит для повышения эффективности параллельной ООС, введенной с помощью делителя из резисторов R14, R15, R20. Граничная частота каскада (первый излом его АЧХ) определяется емкостью коллекторных переходов транзисторов V5, V6, а также конденсатора С13 и составляет в данном случае примерно 35кГц. Цепь коррекции по опережению R16С8 сдвигает второй излом АЧХ на частоту 2 МГц.
Оконечный каскад (V8 – V13) аналогичен по схеме выходному каскаду усилителя «Бриг-001-стерео». Для повышения эффективности местные ООС введены в плечи каскада с помощью низкоомных делителей напряжения, составленных из резисторов R38, R39, R40 – R42, R44. Как и в предоконечном, в этом каскаде также применены транзисторы без предварительного подбора. На высоких частотах каскад симметрируют изменением коэффициента передачи одного из делителей(подстрочным резистором R44) по минимуму четных гармоник при максимальной выходной мощности. Коэффициент гармоник каскада без ООС во всем диапазоне частот составляет 0,5…0,75, коэффициент усиления – 2,7.
Ток покоя транзисторов V12, V13 (100мА) устанавливают подстроечным резистором R30, отсутствия постоянного напряжения на нагрузке добиваются резистором R24.
С общей ООС, охватывающей предоконечный и оконечный каскады, коэффициент гармоник всего усилителя при максимальной мощности во всем диапазоне частот не превосходит 0,02% (измерения проводились методом компенсации испытательного сигнала; порог чувствительности составлял 0,005%). При отключении фильтра нижних частот R14С6 верхняя граница так называемой малосигнальной полосы (определяется при подаче на вход напряжения, равного, 0,1 от номинального) простирается от 1,8 МГц.
Сравнительные субъективные испытания описанного усилителя и усилителей № 1, 2 и 4, о которых речь шла выше, позволили сделать вывод о его преимуществе в передаче высших звуковых частот.
Литература.
- M. Otula. TranslentIntermodulationDistortion in Commercial Audio Amplifiers. –«Journal of the Audio Engineering Society», 1974, May.
- W. Marshall Leach. TranslentIMDistortion in Power Amplifiers. – «Audio», 1975, February.
- P. J. Baxandell. Audio Power Amplifier Design. – «Wireless World», 1978, January.
- Вольф. В. М. Об интенсивности гармонических и комбинационных составляющих при нелинейных искажениях колебаний сложной формы, —» Акустический журнал», 1955, т. 1, вып.4.
- Раковский В. В. измерения в аппаратуре записи звука кинофильмов. М.,«Искусство», 1962.
- Зуев П. О динамических искажениях в транзисторных усилителях низкой частоты. – «Радио», 1978, № 8. с. 33 – 35.
- Майоров А. Динамические искажения в транзисторных усилителях низкой частоты. – «Радио», 1976. № 4, с. 41 – 42.
- W. Marshall Leach.Build a Low TIM Amplifiers.– «Audio», 1976, February.