Простой двухкаскадный усилитель

Принципиальные схемы первых двух вариантов такого усилителя изобра­жены на рис. 174. Они по существу являются повторением уже разобранной схемы транзисторного усилителя на рис. 172. Только на них указаны данные деталей и введены три дополнительных элемента: R С3 и В1. Резистор R1— нагрузка источника колебаний звуковой частоты (детекторного приемника или звукоснимателя); С3 — конденсатор, блокирующий головку громкоговорителя по высшим звуковым частотам; В1 — выключатель питания. В первом варианте усилителя (рис. 174, a) работают транзисторы структуры р-п-р, во втором (рис. 174, б) — структуры п-р-п. В связи с этим полярность включения питающих их батарей разная: на коллекторы транзисторов первого варианта усилителя подается отрицательное, а на коллекторы транзисторов второго варианта — положительное напряжение. Полярность включения электролитических конден­саторов также разная. В остальном усилители совершенно одинаковые.

В любом из этих вариантов усилителя могут работать транзисторы с коэф­фициентом передачи тока h21э равным 20 — 30 и больше. В каскад предвари­тельного усиления (первый) надо поставить транзистор с большим коэффи­циентом h21э. Роль нагрузки Гр1 выходного каскада могут выполнять голов­ные телефоны, телефонный капсюль ДЭМ-4М или абонентский громкоговори­тель. Для питания усилителя используй батарею 3336Л или сетевой блок пита­ния (о котором я рассказал в восьмой беседе).

Рис. 174. Двухкаскадные усилители звуковой частоты.

а- на транзисторах структуры р-п-р; б- на транзисторах структуры п-р-п.

Предварительно усилитель собери на макетной панели, чтобы всесторонне изучить и научиться налаживать его, после чего перенесешь его детали на постоянную плату.

Сначала на панели смонтируй детали только первого каскада и конденса­тор С2. Между правым (по схеме) выводом этого конденсатора и «заземлен­ным» проводником источника питания включи головные телефоны. Если теперь вход усилителя соединить с выходными гнездами детекторного приемника, настроенного на какую-либо радио­станцию, или подключить к нему звукосниматель и проиграть грам­пластинку, в телефонах появится звук радиопередачи или грамзаписи. Подбирая резистор R2 (так же, как при подгонке режима работы одно- транзисторного усилителя, о чем я рассказывал в шестой беседе), до­бейся наибольшей громкости. При этом миллиамперметр, включенный в коллекторную цепь транзистора, должен показывать ток, равный 0,4—0,6 мА. При напряжении источ­ника питания 4,5 В это наивыгод­нейший режим работы транзи­стора.

Затем смонтируй детали второго (выходного) каскада усилителя, телефоны включи в коллекторную цепь его транзистора. Теперь телефоны должны звучать значительно громче. Еще громче, возможно, они будут звучать после того, как подбором резистора R4 будет установлен коллекторный ток транзистора 0,4 — 0,6 мА. Итак, усилитель налажен!

Можно, однако, поступить иначе: смонтировать детали усилителя пол­ностью, подбором резисторов R2 и R4 установить рекомендуемые режимы транзисторов (по токам коллекторных цепей или напряжением смещения на базах транзисторов) и только после этого проверять его работу на звуковоспро­изведение. Такой путь более техничный. А для более сложного усилителя, а тебе придется иметь дело в основном именно с такими усилителями, он единственно правильный.

Надеюсь, ты понял, что мои советы по налаживанию двухкаскадного усилителя в равной степени относятся к обоим его вариантам. И если коэф­фициенты передачи тока их транзисторов будут примерно одинаковыми, то и громкость звучания телефонов — нагрузок усилителей должна быть одинаковой.

Но, как я уже говорил, нагрузкой усилителя может быть телефонный капсюль ДЭМ-4М или абонентский громкоговоритель. Режим работы выходного транзистора при этом должен измениться. С капсюлем ДЭМ-4М, сопротивле­ние которого 60 Ом, ток покоя транзистора каскада надо увеличить (уменьше­нием сопротивления резистора R1) до 4 — 6 мА, а с абонентским громкогово­рителем (сопротивление первичной обмотки его согласующего трансформатора, используемого как выходной трансформатор, еще меньше) — увеличить до 8-10 мА.

Принципиальная схема третьего варианта двухкаскадного усилителя пока­зана па рис. 175. Особенностью этого усилителя является то, что в первом его каскаде работает транзистор структуры р-п-р, а во втором — структуры п-р-п. Причем база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора не через связующий конденсатор, как в усилителях первых двух вариантов, а непосредственно или, как еще говорят, гальванически. При такой связи расширяется диапазон частот усиливаемых колебаний, а режим работы второго транзистора определяется в основном режимом работы первого, который устанавливают подбором резистора R2.

В таком усилителе нагрузкой транзистора первого каскада является не ре­зистор а эмиттерный р-п переход второго транзисюра. Резистор же нужен лишь как элемент смещения: создающееся на нем падение напряжения обрывает второй транзистор.

Рис. 176. Монтажная плата двухкаскадного усилителя звуковой частоты.

Если этот транзистор германиевый (МП35 — МП38) сопро­тивление резистора может быть 680 — 750 Ом, а если кремниевый (МП111 — МП 116) —около 3 кОм. К сожалению, стабильность работы такого усилителя при изменении напряжения питания или температуры невысока. В остальном все то, что сказано применительно к усилителям первых двух вариантов, относится и к этому усилителю.

Можно ли усилители питать от источника постоянного тока напряжением 9 В, например от двух батарей 3336Л, или, наоборот, от источника напря­жением 1,5 — 3 В — от одного-двух элементов — 332 или 316? Разумеется, можно: при более высоком напряжении источника питания нагрузка усилителя — головка громкоговорителя — должна звучать громче, при более низком — тише. Но при этом несколько иными должны быть и режимы работы транзисторов. Кроме того, при напряжении источника 9 В номинальные напряжения электролитиче­ских конденсаторов С2 первых двух вариантов усилителя должны быть не менее 10 В. Пока детали усилителя смонтированы на макетной панели, все это нетрудно проверить опытным путем. Проверь и сделай соответствующие выводы.

Смонтировать детали налаженного усилителя на постоянной плате — дело Несложное. Для примера на рис. 176 показана монтажная плата усилителя первого варианта (по схеме на рис. 174, а). Плату выпили из листового гетинакса или текстолита толщиной 1,5 — 2 мм. Ее размеры, указанные на рисунке, примерные и зависят от 1абаритов имеющихся у тебя деталей. Например, в схеме мощность резисторов обозначена 0,12 Вт, емкости электролитических конденсаторов — по 10 мкФ. Но это не значит, что только такие детали надо ставить в усилитель. Мощность рассеяния и типы резисторов могут быть любыми. Вместо электролитических конденсаторов К50-3 или типа ЭМ, показанных на монтажной плате, могут быть конденсаторы К50-6, к тому же на большие номинальные напряжения. В зависимости от имеющихся у тебя деталей может измениться и схема монтажа усилителя.

О самом монтаже я уже говорил в предыдущей беседе. Если забыл, загляни в нее еще раз.

И еще об одном, четвертом варианте усилителя — на интегральной микросхеме К1УС181 Б. Принципиальная схема такого усилителя показана на рис. 177, а. На ней микросхема МС изображена в виде прямоугольника с треугольником в середине, символизирующим усилитель.

Микросхема К1УС181Б (рис. 177,5) представляет собой почти готовый двухкаскадный усилитель на кремниевых транзисторах структуры п-р-п. Связь между транзисторами микросхемы Т{, Т2 непосредственная — как у усилителя третьего варианта. В эмиттерной цепи транзистора Т2 имеется резистор сопро­тивлением 400 Ом. На нем происходит падение напряжения, которое через два соединенных последовательно резистора по 4 кОм подается на базу тран­зистора Т1 и, действуя как напряжение смещения, открывает его. Резистор в коллекторной цепи транзистора Т1 (5,7 кОм) — нагрузка этого транзистора. Создающееся на нем напряжение усиленного сигнала подается непосредственно на базу транзистора Т2 для дополнительного усиления. Вывод 3 является вхо­дом, а вывод 10 — выходом микросхемы.

Всего микросхема имеет 14 выводов, нумерация которых идет от специаль­ной метки на корпусе в направлении движения часовой стрелки (смотреть снизу). Но некоторые из них, например выводы 1, 4, 6, 8 и 13, вообще незадействованы, а некоторые, в зависимости от применения микросхемы, не используются.

Вернемся к принципиальной схеме (рис. 177, а) и, глядя на нее (и микро­схему), разберемся, как в целом работает такой усилитель. Источник пита­ния Umu подключен к микросхеме через ее выводы 7 (плюс) и 14 (минус). Низко­частотный сигнал, который надо усилить, подается на вход микросхемы 3 через конденсатор С1. Усиленный сигнал, снимаемый с соединенных вместе выводов 9 и ’10 (с резистора сопротивлением 1,7 кОм, выполняющего роль нагрузки транзистора Т2 микросхемы), через конденсатор С5 поступает к телефонам Тфх и преобразуется ими в звук. Конденсатор С4 блокирует телефоны по наивысшим частотам звукового диапазона.

Вот, собственно, то основное, что можно сказать о работе этого варианта усилителя.

Какова роль электролитических конденсаторов С2 и С3, включенных между общим «заземленным» проводником цепи питания и выводами 11 и 12 микро­схемы? Конденсатор С2 совместно с резистором микросхемы (4 кОм) образует так называемый развязывающий фильтр, устраняющий паразитную (вредную) обратную связь между вторым и первым каскадами микросхемы через общий источник питания. По своему действию он аналогичен фильтру выпрямителя переменного тока — «фильтрует» напряжение, подаваемое на транзистор первого каскада. Без него колебания тока, возникающие при работе транзистора второго каскада, могут попасть в цепь питания транзистора первого каскада, что при­ведет к самовозбуждению усилителя. Подобные фильтры будут почти во всех твоих конструкциях.

Конденсатор С3 шунтирует эмиттерный резистор транзистора Т2 микро­схемы (400 Ом) по переменному току и тем самым ослабляет отрицательную обратную связь, снижающую усиление микросхемы. С подобным включением конденсаторов ты также будешь сталкиваться при конструировании приемной и усилительной аппаратуры.

Если для такого усиления использовать электролитические конденсаторы К50-6, то его детали, кроме источника питания (четыре элемента 332 или пять аккумуляторов Д-0,06) и выключателя питания (тумблер ТВ2-1), можно смонти­ровать на плате размерами не более чем 40×25 мм (рис. 177, в). Детали раз­мещай с одной стороны платы, а соединения между ними делай с другой сто­роны. Для выводов микросхемы просверли в плате два ряда отверстий диамет­ром 0,8 — 1 мм; расстояние между рядами отверстий — 7,5 мм, между центрами отверстий в рядах — 2,5 мм.

Телефоны Тф1 — высокоомные ТОН-2. Если будешь использовать телефон­ный капсюль ДЭМ-4М или низкоомные головные телефоны, то включай их между плюсовым проводником и выводом 10 микросхемы (не соединяя его с выводом 9).

Правильно смонтированный усилитель не нуждается в подгонке режимов транзисторов. Чтобы он начал работать, надо лишь подать на него напряжение питания.

Любой из усилителей, о которых я рассказал в этой части беседы, при­годится тебе в будущем, например для портативного транзисторного приемника, для проводной связи с живущим неподалеку приятелем. Усилитель, кроме того, можно превратить в звуковой генератор для изучения телеграфной азбуки. Но об этом позже. Сейчас же, продолжая беседу, поговорим о стабилизации режима работы транзисторов.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель